JPWO2017111143A1 - Non-aqueous electrolyte battery electrolyte and non-aqueous electrolyte battery using the same - Google Patents

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Abstract

非水電解液電池に用いた場合に、低温時の内部抵抗の上昇を抑制する効果と、高温時のガス発生量の抑制効果をバランスよく発揮できる、非水電解液電池用電解液及びこれを用いた非水電解液電池が提供される。非水電解液は、非水溶媒と溶質とを含む。溶質として少なくともヘキサフルオロリン酸塩及び/又はテトラフルオロホウ酸塩を含有し、少なくとも1種の下記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩を含有し、下記一般式[2]で示されるシラン化合物を含有せず、また、例えば、下記一般式[3]などで示されるイオン性錯体を含有しない。


Figure 2017111143

[1]

Figure 2017111143
When used in a non-aqueous electrolyte battery, an electrolyte solution for a non-aqueous electrolyte battery that can exert a good balance between the effect of suppressing an increase in internal resistance at low temperatures and the effect of suppressing the amount of gas generated at high temperatures, and The used non-aqueous electrolyte battery is provided. The nonaqueous electrolytic solution includes a nonaqueous solvent and a solute. It contains at least hexafluorophosphate and / or tetrafluoroborate as a solute, at least one salt having an imide anion represented by the following general formula [1], and represented by the following general formula [2]. In addition, for example, it does not contain an ionic complex represented by the following general formula [3].


Figure 2017111143

[1]

Figure 2017111143

Description

本発明は、非水電解液電池に用いた場合に低温時の内部抵抗の上昇を抑制する効果と、高温時のガス発生量を抑制する効果とをバランスよく発揮できる、非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池に関するものである。 The present invention is a non-aqueous electrolyte battery that can exert a good balance between the effect of suppressing an increase in internal resistance at low temperatures and the effect of suppressing the amount of gas generated at high temperatures when used in a non-aqueous electrolyte battery. The present invention relates to an electrolytic solution and a nonaqueous electrolytic battery using the same.

近年、情報関連機器、又は通信機器、即ちパソコン、ビデオカメラ、デジタルスチールカメラ、携帯電話等の小型機器で、かつ高エネルギー密度を必要とする用途向けの蓄電システムや電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車補助電源、電力貯蔵等の大型機器で、かつパワーを必要とする用途向けの蓄電システムが注目を集めている。その一つの候補としてリチウムイオン電池、リチウム電池、リチウムイオンキャパシタ、ナトリウムイオン電池等の非水電解液電池が盛んに開発されている。 In recent years, power storage systems, electric vehicles, hybrid vehicles, and fuel cells for information-related devices or communication devices, that is, small devices such as personal computers, video cameras, digital still cameras, mobile phones, and the like that require high energy density Energy storage systems are attracting attention for large-scale equipment such as car auxiliary power supplies and power storage, and for applications that require power. Non-aqueous electrolyte batteries such as lithium ion batteries, lithium batteries, lithium ion capacitors, and sodium ion batteries have been actively developed as one candidate.

これらの非水電解液電池は既に実用化されているものも多いが、各特性に於いて種々の用途で満足できるものではない。特に、電気自動車等の車載用途等の場合、寒冷時期においても高い入出力特性が要求されるため、低温特性の向上が重要であり、 更に高温環境下で繰り返し充放電させた場合においてもその特性を維持する(内部抵抗の増加が少ない)といった高温サイクル特性が要求される。また、電池の軽量化のため、外装部材にアルミラミネートフィルム等のラミネートフィルムを使用するラミネート型電池が用いられることが多いが、これらの電池は電池内部のガス発生によって、膨張等による変形が生じやすいという問題がある。 Although many of these non-aqueous electrolyte batteries have already been put into practical use, they are not satisfactory for various uses in each characteristic. Especially for in-vehicle applications such as electric vehicles, high input / output characteristics are required even in cold periods, so it is important to improve low-temperature characteristics, and even when repeatedly charged and discharged in a high-temperature environment. Is required (high increase in internal resistance). In addition, in order to reduce the weight of the battery, a laminate type battery using a laminate film such as an aluminum laminate film is often used as an exterior member, but these batteries are deformed due to expansion or the like due to gas generation inside the battery. There is a problem that it is easy.

これまで非水電解液電池の高温特性及び充放電を繰り返した場合の電池特性(サイクル特性)を改善する手段として、正極や負極の活物質をはじめとする様々な電池構成要素の最適化が検討されてきた。非水電解液関連技術もその例外ではなく、活性な正極や負極の表面で電解液が分解することによる劣化を種々の添加剤で抑制することが提案されている。例えば、特許文献1には、電解液にビニレンカーボネートを添加することにより、電池特性を向上させることが提案されている。しかしながら、高温での電池特性は向上するものの内部抵抗の上昇が著しく低温特性が低下してしまうことが課題となっている。また、電解液にイミド塩を添加する検討も数多く行われており、例えば、特定のスルホンイミド塩やホスホリルイミド塩とオキサラト錯体とを組み合わせることで高温サイクル特性や高温貯蔵特性の劣化を抑制する方法(特許文献2)、特定のスルホンイミド塩とフルオロリン酸塩とを組み合わせることでサイクル特性や出力特性の劣化を抑制する方法(特許文献3)等が提案されている。 As a means to improve battery characteristics (cycle characteristics) when high-temperature characteristics and charge / discharge of non-aqueous electrolyte batteries are repeated, optimization of various battery components including positive and negative electrode active materials has been studied. It has been. Non-aqueous electrolyte-related technology is no exception, and it has been proposed to suppress degradation due to decomposition of the electrolyte on the surface of an active positive electrode or negative electrode with various additives. For example, Patent Document 1 proposes to improve battery characteristics by adding vinylene carbonate to an electrolytic solution. However, although the battery characteristics at high temperature are improved, the increase in internal resistance is remarkably deteriorated at low temperature. Many studies have also been made on adding an imide salt to an electrolytic solution. For example, a method of suppressing deterioration of high-temperature cycle characteristics and high-temperature storage characteristics by combining a specific sulfonimide salt or phosphorylimide salt with an oxalato complex. (Patent Document 2), a method of suppressing deterioration of cycle characteristics and output characteristics by combining a specific sulfonimide salt and a fluorophosphate (Patent Document 3) and the like have been proposed.

特開2000−123867号公報JP 2000-123867 A 特開2013−051122号公報JP2013-051212A 特開2013−030465号公報JP2013-030465A

先行技術文献に開示されている非水電解液を用いた非水電解液電池により得られる低温特性、及び高温保存特性は、十分に満足のいくものではなく改善の余地があった。例えば、より過酷な用途では、−30℃以下の低温時の内部抵抗の上昇を抑制することや、70℃以上の高温でのガス発生量を抑制することができる非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池が求められている。   The low-temperature characteristics and high-temperature storage characteristics obtained by the non-aqueous electrolyte battery using the non-aqueous electrolyte disclosed in the prior art document are not fully satisfactory and have room for improvement. For example, in more severe applications, an electrolyte for a non-aqueous electrolyte battery that can suppress an increase in internal resistance at a low temperature of −30 ° C. or lower, or a gas generation amount at a high temperature of 70 ° C. or higher. There is a need for non-aqueous electrolyte batteries using the same.

本発明は、非水電解液電池に用いた場合に、低温時の内部抵抗の上昇を抑制する効果と、高温時のガス発生量の抑制効果とをバランスよく発揮できる、非水電解液電池用電解液及びこれを用いた非水電解液電池を提供することを目的とする。 The present invention, when used in a non-aqueous electrolyte battery, is capable of exerting a good balance between the effect of suppressing an increase in internal resistance at low temperatures and the effect of suppressing the amount of gas generated at high temperatures. An object is to provide an electrolytic solution and a non-aqueous electrolytic battery using the electrolytic solution.

本発明者らは、かかる問題に鑑み鋭意検討の結果、非水溶媒と溶質とを含む非水電解液電池用非水電解液において、溶質として少なくともヘキサフルオロリン酸塩及び/又はテトラフルオロホウ酸塩を含有し、特定の構造のイミドアニオンを有する塩を電解液に含有させることにより、該電解液を非水電解液電池に用いた場合に、該非水電解液電池が、低温時の内部抵抗の上昇を抑制する効果と、高温時のガス発生量の抑制効果とをバランスよく発揮することができることを見出し、本発明に至った。 As a result of intensive studies in view of such problems, the present inventors have determined that at least hexafluorophosphate and / or tetrafluoroboric acid as a solute in a nonaqueous electrolyte solution for a nonaqueous electrolyte battery containing a nonaqueous solvent and a solute. When the electrolyte is used in a non-aqueous electrolyte battery by containing a salt and having a imide anion having a specific structure in the electrolyte, the non-aqueous electrolyte battery has an internal resistance at a low temperature. The present inventors have found that the effect of suppressing the increase in gas and the effect of suppressing the amount of gas generated at a high temperature can be exhibited in a well-balanced manner.

なお、本出願人は、優れた低温出力特性を有し、かつ高温での優れたサイクル特性や貯蔵特性を発揮することができる非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池に関する発明について、特願2015−030411として出願している。当該特願2015−030411においては、下記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩と、下記一般式[2]で示されるシラン化合物とを含有する、非水電解液電池用電解液についても記載されている。

Figure 2017111143
[1]

[一般式[1]中、R1〜R3 は、それぞれ互いに独立して、フッ素原子、炭素数が1〜10の直鎖あるいは分岐状のアルキル基、炭素数が1〜10の直鎖あるいは分岐状のアルコキシ基、炭素数が2〜10のアルケニル基、炭素数が2〜10のアルケニルオキシ基、炭素数が2〜10のアルキニル基、炭素数が2〜10のアルキニルオキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルキル基、炭素数が3〜10のシクロアルコキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルケニル基、炭素数が3〜10のシクロアルケニルオキシ基、炭素数が6〜10のアリール基、及び、炭素数が6〜10のアリールオキシ基から選ばれる有機基であり、その有機基中にフッ素原子、酸素原子、不飽和結合が存在することもできる。但し、R1〜R3の少なくとも1つはフッ素原子である。Mm+は、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンであり、mは、該当するカチオンの価数と同数の整数を表す。]
Si(R4a(R54-a [2]
[一般式[2]中、R4は、それぞれ互いに独立して炭素−炭素不飽和結合を有する基を表す。R5は、それぞれ互いに独立して炭素数が1〜10の直鎖あるいは分岐状のアルキル基を示し、これらの基は、フッ素原子及び/又は酸素原子を有していても良い。aは、2〜4の整数である。]In addition, the applicant of the present invention has an excellent low-temperature output characteristic and can exhibit excellent cycle characteristics and storage characteristics at high temperatures, and a non-aqueous electrolysis using the same. The invention relating to the liquid battery has been filed as Japanese Patent Application No. 2015-030411. In the Japanese Patent Application No. 2015-030411, an electrolyte solution for a non-aqueous electrolyte battery containing a salt having an imide anion represented by the following general formula [1] and a silane compound represented by the following general formula [2] Is also described.

Figure 2017111143
[1]

[In General Formula [1], R 1 to R 3 are each independently a fluorine atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a straight chain having 1 to 10 carbon atoms, or Branched alkoxy group, alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, alkynyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, carbon number Is a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkenyloxy group having 3 to 10 carbon atoms, and 6 to 10 carbon atoms. An organic group selected from an aryl group and an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms, and a fluorine atom, an oxygen atom, and an unsaturated bond may be present in the organic group. However, at least one of R 1 to R 3 is a fluorine atom. M m + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and m represents an integer equal to the valence of the corresponding cation. ]
Si (R 4 ) a (R 5 ) 4-a [2]
[In the general formula [2], R 4 each independently represents a group having a carbon-carbon unsaturated bond. R 5 represents each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and these groups may have a fluorine atom and / or an oxygen atom. a is an integer of 2-4. ]

また、本出願人は、高温耐久性を有する非水電解液電池に適した材料を含有する非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池に関する発明について、特願2015−130613として出願している。当該特願2015−130613においては、下記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩と、少なくとも1つの下記一般式[3]〜[5]で示されるイオン性錯体とを含有する、非水電解液電池用電解液についても記載されている。


Figure 2017111143
[1]

[一般式[1]において、
1〜R3 は、それぞれ互いに独立して、フッ素原子、炭素数が1〜10の直鎖あるいは分岐状のアルキル基、炭素数が1〜10の直鎖あるいは分岐状のアルコキシ基、炭素数が2〜10のアルケニル基、炭素数が2〜10のアルケニルオキシ基、炭素数が2〜10のアルキニル基、炭素数が2〜10のアルキニルオキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルキル基、炭素数が3〜10のシクロアルコキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルケニル基、炭素数が3〜10のシクロアルケニルオキシ基、炭素数が6〜10のアリール基、及び、炭素数が6〜10のアリールオキシ基から選ばれる有機基であり、その有機基中にフッ素原子、酸素原子、不飽和結合が存在することもできる。
但し、R1〜R3の少なくとも1つは、フッ素原子である。Mm+は、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンであり、mは、該当するカチオンの価数と同数の整数を表す。]

Figure 2017111143

[一般式[3]において、
b+は、金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
Fは、フッ素原子であり、
Mは、13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
Oは、酸素原子であり、
Sは、硫黄原子である。
6は、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R7)−を表す。このとき、R7は水素原子、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、R7は分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
Yは、炭素原子又は硫黄原子である。Yが炭素原子である場合、rは1である。Yが硫黄原子である場合、rは1又は2である。
bは、1又は2、oは2又は4、nは、1又は2、pは、0又は1、qは、1又は2、rは、0、1又は2である。pが、0の場合、S−Y間に直接結合を形成する。]

Figure 2017111143

[一般式[4]において、
b+は、金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
Fは、フッ素原子であり、
Mは、13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
Oは、酸素原子であり、
Nは、窒素原子である。
Yは、炭素原子又は硫黄原子であり、Yが炭素原子である場合、qは、1であり、Yが硫黄原子である場合、qは、1又は2である。
6は、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R7)−を表す。このとき、R7は、水素原子、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、R7は、分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
8は、水素原子、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R7)−を表す。このとき、R7は、水素原子、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、R7は、分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
bは、1又は2、oは、2又は4、nは、1又は2、pは、0又は1、qは、1又は2、rは、0又は1である。pが0の場合、R6の両隣に位置する原子同士(すなわち、Yと炭素原子)が直接結合を形成する。rが0の場合M−N間に直接結合を形成する。]

Figure 2017111143

[一般式[5]において、
Dは、ハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、(フルオロスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つであり、
Fは、フッ素原子であり、
Mは、13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれるいずれか1つであり
Oは、酸素原子であり、
Nは、窒素原子である。
Yは、炭素原子又は硫黄原子であり、Yが炭素原子である場合、qは、1であり、Yが硫黄原子である場合、qは、1又は2である。
Xは、炭素原子又は硫黄原子であり、Xが炭素原子である場合、rは、1であり、Xが硫黄原子である場合、rは、1又は2である。
6は、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R7)−を表す。このとき、R7は、水素原子、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、R7は、分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
9、R10は、それぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式[6]の様にお互いを含む環状構造を有しても良い。

Figure 2017111143

cは、0又は1であり、nが1の場合、cは、0(cが0のとき、Dは存在しない)であり、nが2の場合、cは、1となる。
oは、2又は4、nは、1又は2、pは、0又は1、qは、1又は2、rは、1又は2、sは、0又は1である。pが0の場合、Y−X間に直接結合を形成する。
sが0の場合、N(R9)(R10)とR6は直接結合し、その際、下記の[7]〜[10]のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる[8]及び[10]の場合、R10は、存在しない。また[9]の様に二重結合が環の外に出た構造を取ることも出来る。この場合のR11及びR12は、それぞれ独立で水素原子、又は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。)

Figure 2017111143
In addition, the applicant of the present application has made Japanese Patent Application No. 2015 regarding an electrolyte for a non-aqueous electrolyte battery containing a material suitable for a non-aqueous electrolyte battery having high-temperature durability and a non-aqueous electrolyte battery using the same. Filed as -130613. The Japanese Patent Application No. 2015-130613 contains a salt having an imide anion represented by the following general formula [1] and at least one ionic complex represented by the following general formulas [3] to [5]. It also describes an electrolyte for a water electrolyte battery.


Figure 2017111143
[1]

[In general formula [1],
R 1 to R 3 are each independently a fluorine atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a carbon number Is an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms. A cycloalkoxy group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkenyloxy group having 3 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and a carbon number It is an organic group selected from 6 to 10 aryloxy groups, and fluorine atoms, oxygen atoms, and unsaturated bonds may be present in the organic groups.
However, at least one of R 1 to R 3 is a fluorine atom. M m + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and m represents an integer equal to the valence of the corresponding cation. ]

Figure 2017111143

[In general formula [3],
A b + is at least one selected from the group consisting of metal ions, protons and onium ions,
F is a fluorine atom,
M is at least one selected from the group consisting of a group 13 element (Al, B), a group 14 element (Si), and a group 15 element (P, As, Sb);
O is an oxygen atom,
S is a sulfur atom.
R 6 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can also be used. ), or -N (R 7) - represents a. At this time, R 7 represents a hydrogen atom, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom. In the case where the number of carbon atoms is 3 or more, R 7 can take a branched chain or a cyclic structure.
Y is a carbon atom or a sulfur atom. When Y is a carbon atom, r is 1. When Y is a sulfur atom, r is 1 or 2.
b is 1 or 2, o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, and r is 0, 1 or 2. When p is 0, a direct bond is formed between S and Y. ]

Figure 2017111143

[In the general formula [4]
A b + is at least one selected from the group consisting of metal ions, protons and onium ions,
F is a fluorine atom,
M is at least one selected from the group consisting of a group 13 element (Al, B), a group 14 element (Si), and a group 15 element (P, As, Sb);
O is an oxygen atom,
N is a nitrogen atom.
Y is a carbon atom or a sulfur atom, q is 1 when Y is a carbon atom, and q is 1 or 2 when Y is a sulfur atom.
R 6 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can also be used. ), or -N (R 7) - represents a. At this time, R 7 represents a hydrogen atom, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom. In the case where the number of carbon atoms is 3 or more, R 7 can take a branched chain or a cyclic structure.
R 8 represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, it has a branched chain or cyclic structure). Or -N (R 7 )-. At this time, R 7 represents a hydrogen atom, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom. In the case where the number of carbon atoms is 3 or more, R 7 can take a branched chain or a cyclic structure.
b is 1 or 2, o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, and r is 0 or 1. When p is 0, atoms located on both sides of R 6 (that is, Y and a carbon atom) directly form a bond. When r is 0, a direct bond is formed between MN. ]

Figure 2017111143

[In general formula [5],
D is a halogen ion, hexafluorophosphate anion, tetrafluoroborate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, (fluorosulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (difluoro At least one selected from (phosphonyl) imide anion,
F is a fluorine atom,
M is any one selected from the group consisting of group 13 elements (Al, B), group 14 elements (Si), and group 15 elements (P, As, Sb), O is an oxygen atom,
N is a nitrogen atom.
Y is a carbon atom or a sulfur atom, q is 1 when Y is a carbon atom, and q is 1 or 2 when Y is a sulfur atom.
X is a carbon atom or a sulfur atom. When X is a carbon atom, r is 1, and when X is a sulfur atom, r is 1 or 2.
R 6 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can also be used. ), or -N (R 7) - represents a. At this time, R 7 represents a hydrogen atom, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom. In the case where the number of carbon atoms is 3 or more, R 7 can take a branched chain or a cyclic structure.
R 9 and R 10 are each independently a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom, and in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain Alternatively, a ring structure can be used. Moreover, you may have a cyclic structure containing each other like following General formula [6].

Figure 2017111143

c is 0 or 1; when n is 1, c is 0 (when c is 0, D does not exist); when n is 2, c is 1.
o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, r is 1 or 2, and s is 0 or 1. When p is 0, a direct bond is formed between Y and X.
When s is 0, N (R 9 ) (R 10 ) and R 6 are directly bonded, and at this time, structures such as the following [7] to [10] can also be taken. In the case of [8] and [10] in which the direct bond is a double bond, R 10 does not exist. Moreover, it can also take the structure where the double bond went out of the ring like [9]. In this case, R 11 and R 12 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group optionally having a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom, and having 3 or more carbon atoms. In that case, a branched chain or cyclic structure can be used. )

Figure 2017111143

その後の発明者らの検討により、上記の一般式[2]で示されるシラン化合物や、上記の一般式[3]〜[5]で示されるイオン性錯体を含まない非水電解液電池用非水電解液であっても、従来の電解液に比べ、低温時の内部抵抗の上昇を抑制する効果と、高温時のガス発生量の抑制効果とをバランスよく発揮することができることを見出し、本発明に至った。 By subsequent studies by the inventors, non-aqueous electrolyte battery non-aqueous electrolytes containing no silane compound represented by the above general formula [2] or ionic complexes represented by the above general formulas [3] to [5] Even in the case of a water electrolyte, it has been found that the effect of suppressing an increase in internal resistance at a low temperature and the effect of suppressing the amount of gas generated at a high temperature can be exerted in a balanced manner as compared with a conventional electrolyte. Invented.

すなわち、本発明は、非水溶媒と溶質とを含む非水電解液電池用非水電解液において、溶質として少なくともヘキサフルオロリン酸塩及び/又はテトラフルオロホウ酸塩を含有し、少なくとも1種の下記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩(以降、単に「イミドアニオンを有する塩」と記載する場合がある)を含有し、下記一般式[2]で示されるシラン化合物を含有せず、下記一般式[3]〜[5]で示されるイオン性錯体を含有しない、非水電解液電池用電解液(以降、単に「非水電解液」又は「電解液」と記載する場合がある)を提供するものである。


Figure 2017111143
[1]

[一般式[1]中、R1〜R3 は、それぞれ互いに独立して、フッ素原子、炭素数が1〜10の直鎖あるいは分岐状のアルキル基、炭素数が1〜10の直鎖あるいは分岐状のアルコキシ基、炭素数が2〜10のアルケニル基、炭素数が2〜10のアルケニルオキシ基、炭素数が2〜10のアルキニル基、炭素数が2〜10のアルキニルオキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルキル基、炭素数が3〜10のシクロアルコキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルケニル基、炭素数が3〜10のシクロアルケニルオキシ基、炭素数が6〜10のアリール基、及び、炭素数が6〜10のアリールオキシ基から選ばれる有機基であり、その有機基中にフッ素原子、酸素原子、不飽和結合が存在することもできる。但し、R1〜R3の少なくとも1つはフッ素原子である。Mm+は、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンであり、mは該当するカチオンの価数と同数の整数を表す。]

Si(R4a(R54-a [2]

[一般式[2]において、
4は、それぞれ互いに独立して炭素−炭素不飽和結合を有する基を表す。R5は、それぞれ互いに独立して炭素数が1〜10の直鎖あるいは分岐状のアルキル基を示し、これらの基は、フッ素原子及び/又は酸素原子を有していても良い。aは、2〜4の整数である。]

Figure 2017111143

[一般式[3]において、
b+は、金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
Fは、フッ素原子であり、
Mは、13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
Oは、酸素原子であり、
Sは、硫黄原子である。
6は、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R7)−を表す。このとき、R7は、水素原子、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、R7は、分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
Yは、炭素原子又は硫黄原子である。Yが炭素原子である場合、rは、1である。Yが硫黄原子である場合、rは、1又は2である。
bは、1又は2、oは、2又は4、nは、1又は2、pは、0又は1、qは、1又は2、rは、0、1又は2である。pが0の場合、S−Y間に直接結合を形成する。]

Figure 2017111143

[一般式[4]において、
b+は、金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
Fは、フッ素原子であり、
Mは、13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
Oは、酸素原子であり、
Nは、窒素原子である。
Yは、炭素原子又は硫黄原子であり、Yが炭素原子である場合、qは、1であり、Yが硫黄原子である場合、qは、1又は2である。
6は、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R7)−を表す。このとき、R7は、水素原子、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、R7は、分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
8は、水素原子、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R7)−を表す。このとき、R7は、水素原子、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、R7は、分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
bは、1又は2、oは、2又は4、nは、1又は2、pは、0又は1、qは、1又は2、rは、0又は1である。pが0の場合、R6の両隣に位置する原子同士(すなわち、Yと炭素原子)が直接結合を形成する。rが0の場合M−N間に直接結合を形成する。]
Figure 2017111143

[一般式[5]において、
Dは、ハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、(フルオロスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つであり、
Fは、フッ素原子であり、
Mは、13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれるいずれか1つであり
Oは、酸素原子であり、
Nは、窒素原子である。
Yは、炭素原子又は硫黄原子であり、Yが炭素原子である場合、qは、1であり、Yが硫黄原子である場合、qは、1又は2である。
Xは、炭素原子又は硫黄原子であり、Xが炭素原子である場合、rは、1であり、Xが硫黄原子である場合、rは、1又は2である。
6は、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R7)−を表す。このとき、R7は、水素原子、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、R7は、分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
9及びR10は、それぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式[6]の様にお互いを含む環状構造を有しても良い。

Figure 2017111143

cは、0又は1であり、nが1の場合、cは、0(cが0のときDは存在しない)であり、nが2の場合、cは、1となる。
oは、2又は4、nは、1又は2、pは、0又は1、qは、1又は2、rは、1又は2、sは、0又は1である。pが0の場合、Y−X間に直接結合を形成する。
sが0の場合、N(R9)(R10)とR6は、直接結合し、その際は下記の[7]〜[10]のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる[8]、[10]の場合、R10は、存在しない。また[9]の様に二重結合が環の外に出た構造を取ることも出来る。この場合のR11、R12は、それぞれ独立で水素原子、又は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。)

Figure 2017111143
That is, the present invention provides a nonaqueous electrolytic solution for a nonaqueous electrolyte battery containing a nonaqueous solvent and a solute, containing at least hexafluorophosphate and / or tetrafluoroborate as a solute, and containing at least one kind of solute. It contains a salt having an imide anion represented by the following general formula [1] (hereinafter sometimes simply referred to as “salt having an imide anion”), and contains a silane compound represented by the following general formula [2]. The electrolyte solution for non-aqueous electrolyte batteries that does not contain the ionic complexes represented by the following general formulas [3] to [5] (hereinafter sometimes simply referred to as “non-aqueous electrolyte solution” or “electrolyte solution”) Is provided).


Figure 2017111143
[1]

[In General Formula [1], R 1 to R 3 are each independently a fluorine atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a straight chain having 1 to 10 carbon atoms, or Branched alkoxy group, alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, alkynyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, carbon number Is a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkoxy group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkenyloxy group having 3 to 10 carbon atoms, and 6 to 10 carbon atoms. An organic group selected from an aryl group and an aryloxy group having 6 to 10 carbon atoms, and a fluorine atom, an oxygen atom, and an unsaturated bond may be present in the organic group. However, at least one of R 1 to R 3 is a fluorine atom. M m + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and m represents an integer equal to the valence of the corresponding cation. ]

Si (R 4 ) a (R 5 ) 4-a [2]

[In general formula [2]
R 4 represents a group having a carbon-carbon unsaturated bond independently of each other. R 5 represents each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and these groups may have a fluorine atom and / or an oxygen atom. a is an integer of 2-4. ]

Figure 2017111143

[In general formula [3],
A b + is at least one selected from the group consisting of metal ions, protons and onium ions,
F is a fluorine atom,
M is at least one selected from the group consisting of a group 13 element (Al, B), a group 14 element (Si), and a group 15 element (P, As, Sb);
O is an oxygen atom,
S is a sulfur atom.
R 6 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can also be used. ), or -N (R 7) - represents a. At this time, R 7 represents a hydrogen atom, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom. In the case where the number of carbon atoms is 3 or more, R 7 can take a branched chain or a cyclic structure.
Y is a carbon atom or a sulfur atom. When Y is a carbon atom, r is 1. When Y is a sulfur atom, r is 1 or 2.
b is 1 or 2, o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, and r is 0, 1 or 2. When p is 0, a direct bond is formed between S and Y. ]

Figure 2017111143

[In the general formula [4]
A b + is at least one selected from the group consisting of metal ions, protons and onium ions,
F is a fluorine atom,
M is at least one selected from the group consisting of a group 13 element (Al, B), a group 14 element (Si), and a group 15 element (P, As, Sb);
O is an oxygen atom,
N is a nitrogen atom.
Y is a carbon atom or a sulfur atom, q is 1 when Y is a carbon atom, and q is 1 or 2 when Y is a sulfur atom.
R 6 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can also be used. ), or -N (R 7) - represents a. At this time, R 7 represents a hydrogen atom, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom. In the case where the number of carbon atoms is 3 or more, R 7 can take a branched chain or a cyclic structure.
R 8 represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, it has a branched chain or cyclic structure). Or -N (R 7 )-. At this time, R 7 represents a hydrogen atom, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom. In the case where the number of carbon atoms is 3 or more, R 7 can take a branched chain or a cyclic structure.
b is 1 or 2, o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, and r is 0 or 1. When p is 0, atoms located on both sides of R 6 (that is, Y and a carbon atom) directly form a bond. When r is 0, a direct bond is formed between MN. ]
Figure 2017111143

[In general formula [5],
D is a halogen ion, hexafluorophosphate anion, tetrafluoroborate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, (fluorosulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (difluoro At least one selected from (phosphonyl) imide anion,
F is a fluorine atom,
M is any one selected from the group consisting of group 13 elements (Al, B), group 14 elements (Si), and group 15 elements (P, As, Sb), O is an oxygen atom,
N is a nitrogen atom.
Y is a carbon atom or a sulfur atom, q is 1 when Y is a carbon atom, and q is 1 or 2 when Y is a sulfur atom.
X is a carbon atom or a sulfur atom. When X is a carbon atom, r is 1, and when X is a sulfur atom, r is 1 or 2.
R 6 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can also be used. ), or -N (R 7) - represents a. At this time, R 7 represents a hydrogen atom, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom. In the case where the number of carbon atoms is 3 or more, R 7 can take a branched chain or a cyclic structure.
R 9 and R 10 are each independently a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. Alternatively, a ring structure can be used. Moreover, you may have a cyclic structure containing each other like following General formula [6].

Figure 2017111143

When c is 0 or 1, when n is 1, c is 0 (D is not present when c is 0), and when n is 2, c is 1.
o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, r is 1 or 2, and s is 0 or 1. When p is 0, a direct bond is formed between Y and X.
When s is 0, N (R 9 ) (R 10 ) and R 6 are directly bonded, and in this case, the following structures [7] to [10] can be taken. In the case of [8] and [10] in which the direct bond is a double bond, R 10 does not exist. Moreover, it can also take the structure where the double bond went out of the ring like [9]. In this case, R 11 and R 12 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group optionally having a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom, and having 3 or more carbon atoms. In that case, a branched chain or cyclic structure can be used. )

Figure 2017111143

なお、電解液中で「含有しない」とは、電解液総量中の一般式[2]及び一般式[3]〜[5]で示される化合物の総量の濃度が5質量ppm未満であることを意味する。電解液中の上記一般式[2]で示されるシラン化合物の濃度は、例えば、ガスクロマトグラフィーによって測定することができる。また、電解液中の上記一般式[3]〜[5]で示されるイオン性錯体の濃度は、例えば、IR(赤外分光法)によって測定することができる。 “Not contained” in the electrolytic solution means that the concentration of the total amount of the compounds represented by the general formula [2] and the general formulas [3] to [5] in the total amount of the electrolytic solution is less than 5 mass ppm. means. The concentration of the silane compound represented by the general formula [2] in the electrolytic solution can be measured, for example, by gas chromatography. Moreover, the density | concentration of the ionic complex shown by the said general formula [3]-[5] in electrolyte solution can be measured by IR (infrared spectroscopy), for example.

本発明による電池特性向上の作用機構については、明確ではないが、上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩は、正極と電解液との界面、及び負極と電解液との界面において一部分解し、皮膜を形成すると考えられる。この皮膜は、非水溶媒や溶質と活物質との間の直接の接触を抑制して非水溶媒や溶質の分解を防ぎ、電池性能の劣化(抵抗の上昇やガスの発生)を抑制する。また、メカニズムは定かではないが、イミドアニオンにホスホリル部位(−P(=O)R)と、スルホン部位(−S(=O)2R)との両方を有することが重要であり、上記皮膜にホスホリル部位とスルホン部位との両方が取り込まれることで、形成した皮膜がより強固で且つリチウム導電性の高い、すなわち、抵抗の小さい皮膜(出力特性が良好な皮膜)となっていると考えられる。 更に、上記の効果は、イミドアニオンに電子吸引性の高い部位(例えば、フッ素原子や含フッ素アルコキシ基)が含まれることで電荷の偏りがより大きくなり、より抵抗の小さい皮膜(出力特性がより良好な皮膜)が形成されると考えられる。 更に、ヘキサフルオロリン酸アニオンもしくはテトラフルオロホウ酸アニオンが含まれると、これらのフッ化物を含んだ複合皮膜が形成され、高温でもより安定な皮膜が形成されると推定される。以上の理由から、本発明の非水電解液により、低温出力特性の向上効果や高温保存時のガス発生量抑制効果がバランスよく発現すると推測される。Although the mechanism for improving battery characteristics according to the present invention is not clear, the salt having an imide anion represented by the general formula [1] is present at the interface between the positive electrode and the electrolytic solution and at the interface between the negative electrode and the electrolytic solution. It is thought that partly decomposes to form a film. This film suppresses direct contact between the non-aqueous solvent or solute and the active material to prevent decomposition of the non-aqueous solvent or solute, and suppresses deterioration of battery performance (increased resistance or generation of gas). Although the mechanism is not clear, it is important that the imide anion has both a phosphoryl moiety (—P (═O) R) and a sulfone moiety (—S (═O) 2 R). Incorporation of both the phosphoryl moiety and the sulfone moiety is considered to be a stronger and more lithium conductive film, that is, a film with low resistance (film with good output characteristics). . Furthermore, the above effect is that the imide anion contains a portion having a high electron-withdrawing property (for example, a fluorine atom or a fluorine-containing alkoxy group). It is considered that a good film is formed. Further, when a hexafluorophosphate anion or a tetrafluoroborate anion is contained, a composite film containing these fluorides is formed, and it is estimated that a more stable film is formed even at a high temperature. For the above reasons, it is presumed that the non-aqueous electrolyte of the present invention exhibits a good balance between the effect of improving the low-temperature output characteristics and the effect of suppressing the amount of gas generated during high-temperature storage.

上記イミドアニオンを有する塩が、少なくとも1つのP−F結合又はS−F結合を有すると、優れた低温特性が得られる。上記イミドアニオンを有する塩中のP−F結合やS−F結合の数が多いほど低温特性を 更に向上することができるため好ましく、上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩において、R1〜R3 が全てフッ素原子である化合物であると、 更に好ましい。When the salt having the imide anion has at least one PF bond or SF bond, excellent low temperature characteristics can be obtained. As the number of PF bonds and SF bonds in the salt having the imide anion is larger, the low temperature characteristics can be further improved. In the salt having the imide anion represented by the general formula [1], It is more preferable that R 1 to R 3 are all fluorine atoms.

また、上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩において、
1〜R3の少なくとも1つがフッ素原子であり、
1〜R3の少なくとも1つがフッ素原子を含んでいてもよい炭素数6以下の炭化水素基から選ばれる化合物であることが好ましい。
In the salt having an imide anion represented by the general formula [1],
At least one of R 1 to R 3 is a fluorine atom;
It is preferable that at least one of R 1 to R 3 is a compound selected from a hydrocarbon group having 6 or less carbon atoms which may contain a fluorine atom.

また、上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩において、
1〜R3の少なくとも1つがフッ素原子であり、
1〜R3の少なくとも1つが、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、プロピル基、プロポキシル基、ビニル基、アリル基、アリルオキシ基、エチニル基、2−プロピニル基、2−プロピニルオキシ基、フェニル基、フェニルオキシ基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチルオキシ基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチルオキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルオキシ基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルオキシ基から選ばれる化合物であることが好ましい。
In the salt having an imide anion represented by the general formula [1],
At least one of R 1 to R 3 is a fluorine atom;
At least one of R 1 to R 3 is a methyl group, a methoxy group, an ethyl group, an ethoxy group, a propyl group, a propoxyl group, a vinyl group, an allyl group, an allyloxy group, an ethynyl group, a 2-propynyl group, or 2-propynyloxy. Group, phenyl group, phenyloxy group, 2,2-difluoroethyl group, 2,2-difluoroethyloxy group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyloxy group, 2 , 2,3,3-tetrafluoropropyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyloxy group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl group, and 1,1,1, A compound selected from 3,3,3-hexafluoroisopropyloxy groups is preferred.

上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩の対カチオンが、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、及びテトラアルキルアンモニウムイオンからなる群から選ばれることが好ましい。 The counter cation of the salt having an imide anion represented by the general formula [1] is preferably selected from the group consisting of lithium ions, sodium ions, potassium ions, and tetraalkylammonium ions.

また、溶質として 更に、LiPF2(C242、LiPF4(C24)、LiP(C243、LiBF2(C24)、LiB(C242、LiPO22、LiN(F2PO)2、LiN(FSO22、LiN(CF3SO22、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiSO3F、NaPF2(C242、NaPF4(C24)、NaP(C243、NaBF2(C24)、NaB(C242、NaPO22、NaN(F2PO)2、NaN(FSO22、NaSO3F、NaN(CF3SO22、及びNaN(CF3SO2)(FSO2)からなる群から選ばれる少なくとも1つを含有させてもよい。Further, as the solute, LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 , LiPF 4 (C 2 O 4 ), LiP (C 2 O 4 ) 3 , LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiPO 2 F 2 , LiN (F 2 PO) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (FSO 2 ), LiSO 3 F, NaPF 2 ( C 2 O 4 ) 2 , NaPF 4 (C 2 O 4 ), NaP (C 2 O 4 ) 3 , NaBF 2 (C 2 O 4 ), NaB (C 2 O 4 ) 2 , NaPO 2 F 2 , NaN ( At least one selected from the group consisting of F 2 PO) 2 , NaN (FSO 2 ) 2 , NaSO 3 F, NaN (CF 3 SO 2 ) 2 , and NaN (CF 3 SO 2 ) (FSO 2 ). May be.

上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩の添加量が、上記非水溶媒と上記溶質と上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩の総量に対して、0.005〜12.0質量%の範囲であることが好ましい。該含有量が12.0質量%を超えると、電解液の粘度が増大し、低温時に特性が低下する恐れがあり、また、0.005質量%未満の場合、被膜の形成が不十分となり、特性向上効果が発現し難くなる恐れがある。 The amount of the salt having an imide anion represented by the general formula [1] is 0.005 with respect to the total amount of the salt having the imide anion represented by the nonaqueous solvent, the solute, and the general formula [1]. It is preferable to be in the range of ˜12.0 mass%. When the content exceeds 12.0% by mass, the viscosity of the electrolytic solution increases and the characteristics may deteriorate at low temperatures. When the content is less than 0.005% by mass, the formation of the film becomes insufficient. There is a fear that the effect of improving the characteristics is difficult to be exhibited.

上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩は、高純度であることが好ましく、特に、電解液中に溶解させる前の原料として当該イミドアニオンを有する塩中のCl(塩素)の含有量が5000質量ppm以下であることが好ましく、特には1000質量ppm以下であることが 更に好ましい。 The salt having an imide anion represented by the general formula [1] is preferably highly pure, and in particular, Cl (chlorine) is contained in the salt having the imide anion as a raw material before being dissolved in the electrolytic solution. The amount is preferably 5000 ppm by mass or less, and more preferably 1000 ppm by mass or less.

また、上記電解液中の遊離酸濃度が低いほど、非水電解液電池の正極活物質や集電体が腐蝕され難いため好ましい。該遊離酸濃度は、600質量ppm以下が好ましく、120質量ppm以下がより好ましい。 Moreover, the lower the free acid concentration in the electrolytic solution, the more preferable because the positive electrode active material and the current collector of the nonaqueous electrolytic battery are less likely to be corroded. The free acid concentration is preferably 600 ppm by mass or less, and more preferably 120 ppm by mass or less.

上記電解液には、 更に、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、1,6−ジイソシアナトヘキサン、エチニルエチレンカーボネート、trans−ジフルオロエチレンカーボネート、プロパンサルトン、プロペンスルトン、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、4−プロピル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、メチレンメタンジスルホネート、1,2−エタンジスルホン酸無水物、トリス(トリメチルシリル)ボレート、スクシノニトリル、(エトキシ)ペンタフルオロシクロトリホスファゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、フルオロベンゼン、及び、シクロヘキシルベンゼンからなる群から選ばれる少なくとも1つの添加剤を含有させてもよい。 The electrolyte solution further includes vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, 1,6-diisocyanatohexane, ethynyl ethylene carbonate, trans-difluoroethylene carbonate, propane sultone, propene sultone, 1,3,2 -Dioxathiolane-2,2-dioxide, 4-propyl-1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide, methylenemethane disulfonate, 1,2-ethanedisulfonic anhydride, tris (trimethylsilyl) borate, succino At least one additive selected from the group consisting of nitrile, (ethoxy) pentafluorocyclotriphosphazene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, fluorobenzene, and cyclohexylbenzene. May be.

また、上記非水溶媒が、環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エステル、鎖状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン化合物、スルホキシド化合物、及びイオン液体からなる群から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。環状カーボネートが含まれていることが 更に好ましく、特に、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートから選ばれる一種以上を含有させることが好ましい。 The non-aqueous solvent is at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic esters, chain esters, cyclic ethers, chain ethers, sulfone compounds, sulfoxide compounds, and ionic liquids. Is preferred. It is more preferable that cyclic carbonate is contained, and it is particularly preferable to contain one or more selected from ethylene carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, vinylene carbonate, and vinyl ethylene carbonate.

また、本発明は、少なくとも正極と、負極と、上記の非水電解液電池用電解液とを備えた、非水電解液電池である。 Moreover, this invention is a nonaqueous electrolyte battery provided with the positive electrode, the negative electrode, and said electrolyte solution for nonaqueous electrolyte batteries at least.

本発明の電解液は、非水電解液電池に用いた場合に、低温時の内部抵抗の上昇を抑制する効果と、高温時のガス発生量の抑制効果とをバランスよく発揮できる。 When used in a non-aqueous electrolyte battery, the electrolytic solution of the present invention can exhibit a good balance between the effect of suppressing an increase in internal resistance at low temperatures and the effect of suppressing the amount of gas generated at high temperatures.

以下、本発明について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は本発明の実施形態の一例であり、これらの具体的内容に限定はされない。その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, the description of the constituent elements described below is an example of an embodiment of the present invention, and the specific contents thereof are not limited. Various modifications can be made within the scope of the gist.

1.非水電解液電池用電解液について
本発明の非水電解液電池用電解液は、非水溶媒と溶質とを含む非水電解液電池用非水電解液において、溶質として少なくともヘキサフルオロリン酸塩及び/又はテトラフルオロホウ酸塩を含有し、少なくとも1種の上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩を含有し、上記一般式[2]で示されるシラン化合物を含有せず、上記一般式[3]〜[5]で示されるイオン性錯体を含有しない、非水電解液電池用電解液である。
1. Non-aqueous electrolyte battery electrolyte The non-aqueous electrolyte battery electrolyte of the present invention is a non-aqueous electrolyte battery non-aqueous electrolyte containing a non-aqueous solvent and a solute, and at least hexafluorophosphate as a solute. And / or containing a tetrafluoroborate, containing at least one salt having an imide anion represented by the above general formula [1], and not containing a silane compound represented by the above general formula [2], An electrolyte solution for a non-aqueous electrolyte battery that does not contain the ionic complex represented by the above general formulas [3] to [5].

1−1.一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩について
上記一般式[1]において、R1〜R3の少なくとも1つはフッ素原子であることが重要である。理由は定かではないが、少なくとも1つはフッ素原子でないと該電解液を用いた電池の内部抵抗を抑制する効果が十分でない。
1-1. Regarding the salt having an imide anion represented by the general formula [1], in the general formula [1], it is important that at least one of R 1 to R 3 is a fluorine atom. The reason is not clear, but unless at least one is a fluorine atom, the effect of suppressing the internal resistance of a battery using the electrolytic solution is not sufficient.

また、上記一般式[1]において、R1〜R3で表される、アルキル基及びアルコキシル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、第二ブチル基、第三ブチル基、ペンチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基等の炭素数が1〜10のアルキル基や含フッ素アルキル基、及びこれらの基から誘導されるアルコキシ基が挙げられる。
アルケニル基及びアルケニルオキシ基としては、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、2−ブテニル基、及び1,3−ブダジエニル基等の炭素数が2〜10のアルケニル基や含フッ素アルケニル基、及びこれらの基から誘導されるアルケニルオキシ基が挙げられる。
アルキニル基及びアルキニルオキシ基としては、エチニル基、2−プロピニル基、及び1,1ジメチル−2−プロピニル基等の炭素数が2〜10のアルキニル基や含フッ素アルキニル基、及びこれらの基から誘導されるアルキニルオキシ基が挙げられる。
シクロアルキル基及びシクロアルコキシ基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の炭素数が3〜10のシクロアルキル基や含フッ素シクロアルキル基、及びこれらの基から誘導されるシクロアルコキシ基が挙げられる。
シクロアルケニル基及びシクロアルケニルオキシ基としては、シクロペンテニル基、及びシクロヘキセニル基等の炭素数が3〜10のシクロアルケニル基や含フッ素シクロアルケニル基、及びこれらの基から誘導されるシクロアルケニルオキシ基が挙げられる。
アリール基及びアリールオキシ基としては、フェニル基、トリル基、及びキシリル基等の炭素数が6〜10のアリール基や含フッ素アリール基、及びこれらの基から誘導されるアリールオキシ基が挙げられる。
In the above general formula [1], the alkyl group and alkoxyl group represented by R 1 to R 3 are methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, secondary butyl, third Butyl, pentyl, 2,2-difluoroethyl, 2,2,2-trifluoroethyl, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl, and 1,1,1,3,3,3 -The C1-C10 alkyl group and fluorine-containing alkyl groups, such as a hexafluoro isopropyl group, and the alkoxy group induced | guided | derived from these groups are mentioned.
Examples of the alkenyl group and alkenyloxy group include alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms such as vinyl group, allyl group, 1-propenyl group, isopropenyl group, 2-butenyl group, and 1,3-butadienyl group, and fluorine-containing groups. Examples include alkenyl groups and alkenyloxy groups derived from these groups.
Alkynyl group and alkynyloxy group are derived from alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms such as ethynyl group, 2-propynyl group and 1,1dimethyl-2-propynyl group, fluorine-containing alkynyl group, and these groups. An alkynyloxy group.
Examples of the cycloalkyl group and the cycloalkoxy group include a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, a fluorinated cycloalkyl group, and a cycloalkoxy group derived from these groups.
The cycloalkenyl group and the cycloalkenyloxy group include a cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms such as a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group, a fluorine-containing cycloalkenyl group, and a cycloalkenyloxy group derived from these groups. Is mentioned.
Examples of the aryl group and aryloxy group include aryl groups having 6 to 10 carbon atoms such as phenyl group, tolyl group, and xylyl group, fluorine-containing aryl groups, and aryloxy groups derived from these groups.

上記一般式[1]で表されるイミドアニオンを有する塩の陰イオンとしては、より具体的には、例えば、以下の化合物No.1〜No.18等が挙げられる。但し、本発明で用いられるイミドアニオンを有する塩は、以下の例示により何ら制限を受けるものではない。 As an anion of the salt having an imide anion represented by the general formula [1], more specifically, for example, the following compound No. 1-No. 18 etc. are mentioned. However, the salt having an imide anion used in the present invention is not limited by the following examples.

Figure 2017111143

Figure 2017111143
Figure 2017111143

Figure 2017111143

上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩としては、R1〜R3の少なくとも1つがフッ素原子であり、R1〜R3の少なくとも1つがフッ素原子を含んでいてもよい炭素数6以下の炭化水素基から選ばれる化合物であることが好ましい。上記炭化水素基の炭素数が6より多いと、電極上に皮膜を形成した際の内部抵抗が比較的大きい傾向がある。炭素数が6以下であると、上記の内部抵抗がより小さい傾向があるため好ましく、特にメチル基、エチル基、プロピル基、ビニル基、アリル基、エチニル基、2−プロピニル基、フェニル基、トリフルオロメチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、及びこれらの基から誘導されるアルコキシ基やアルケニルオキシ基やアルキニルオキシ基から選ばれる少なくとも1つの基であると、サイクル特性及び内部抵抗特性をバランスよく発揮できる非水電解液電池が得られるため好ましい。As the salt having an imide anion represented by the general formula [1], at least one of R 1 to R 3 is a fluorine atom, and at least one of R 1 to R 3 may contain a fluorine atom. A compound selected from 6 or less hydrocarbon groups is preferred. If the hydrocarbon group has more than 6 carbon atoms, the internal resistance when a film is formed on the electrode tends to be relatively large. When the number of carbon atoms is 6 or less, the above-mentioned internal resistance tends to be smaller, which is preferable. Fluoromethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro When at least one group selected from an isopropyl group, and an alkoxy group, an alkenyloxy group, or an alkynyloxy group derived from these groups, a non-aqueous electrolyte battery capable of exhibiting a good balance between cycle characteristics and internal resistance characteristics is obtained. Therefore, it is preferable.

上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩は、高純度であることが好ましく、特に、電解液中に溶解させる前の原料として当該イミドアニオンを有する塩中のCl(塩素)の含有量が5000質量ppm以下であることが好ましく、より好ましくは1000質量ppm以下、 更に好ましくは100質量ppm以下である。Cl(塩素)が高濃度に残留するイミドアニオンを有する塩を用いると電池部材を腐食させてしまう傾向があるため好ましくない。 The salt having an imide anion represented by the general formula [1] is preferably highly pure, and in particular, Cl (chlorine) is contained in the salt having the imide anion as a raw material before being dissolved in the electrolytic solution. The amount is preferably 5000 ppm by mass or less, more preferably 1000 ppm by mass or less, and still more preferably 100 ppm by mass or less. Use of a salt having an imide anion in which Cl (chlorine) remains at a high concentration is not preferable because the battery member tends to be corroded.

上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩は、種々の方法により製造できる。製造法としては、限定されることはないが、例えば、以下の方法で得ることができる。
対応するリン酸アミド(H2NP(=O)R12)と、対応するスルホニルハライド(R3SO2X;Xはハロゲン原子)を有機塩基又は無機塩基の存在下で反応させる方法。
対応するスルホニルアミド(H2NSO23)と対応するホスホリルハライド(R12P(=O)X;Xはハロゲン原子)を有機塩基又は無機塩基の存在下で反応させる方法。
また、特許文献(CN101654229A、CN102617414A)で示されるように、対応するイミドアニオンを有する塩のフッ素原子の部位がフッ素原子以外のハロゲン原子であるイミドアニオンを有する塩を上記方法で得た後、フッ素化することによって得ることができる。
The salt having an imide anion represented by the general formula [1] can be produced by various methods. Although it does not limit as a manufacturing method, For example, it can obtain with the following method.
A method in which a corresponding phosphoric acid amide (H 2 NP (═O) R 1 R 2 ) and a corresponding sulfonyl halide (R 3 SO 2 X; X is a halogen atom) are reacted in the presence of an organic base or an inorganic base.
A method in which a corresponding sulfonylamide (H 2 NSO 2 R 3 ) and a corresponding phosphoryl halide (R 1 R 2 P (═O) X; X is a halogen atom) are reacted in the presence of an organic base or an inorganic base.
Further, as shown in patent documents (CN101654229A, CN102617414A), after obtaining a salt having an imide anion in which the fluorine atom portion of the salt having a corresponding imide anion is a halogen atom other than a fluorine atom, Can be obtained.

本発明で用いるイミドアニオンを有する塩の添加量は、後述する非水溶媒と、後述する溶質と、上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩の総量に対して、好適な下限は0.005質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、 更に好ましくは0.1質量%以上であり、また、好適な上限は12.0質量%以下、好ましくは6.0質量%以下、 更に好ましくは3.0質量%以下である。
上記添加量が0.005質量%を下回ると、電池特性を向上させる効果が十分に得られ難いため好ましくない。一方、上記添加量が12.0質量%を超えると、それ以上の効果は得られずに無駄であるだけでなく、過剰な皮膜形成により抵抗が増加し電池性能の劣化を引き起こし易いため好ましくない。これらのイミドアニオンを有する塩は、12.0質量%を超えない範囲であれば一種類を単独で用いても良く、二種類以上を用途に合わせて任意の組み合わせ、比率で混合して用いても良い。
The addition amount of the salt having an imide anion used in the present invention is preferably a lower limit relative to the total amount of the salt having an imide anion represented by the non-aqueous solvent described later, the solute described later, and the general formula [1]. 0.005 mass% or more, preferably 0.05 mass% or more, more preferably 0.1 mass% or more, and a suitable upper limit is 12.0 mass% or less, preferably 6.0 mass% or less, More preferably, it is 3.0 mass% or less.
If the amount added is less than 0.005% by mass, the effect of improving battery characteristics is hardly obtained, which is not preferable. On the other hand, if the addition amount exceeds 12.0% by mass, not only is it not possible to obtain further effects, but it is not preferable because resistance is increased due to excessive film formation and deterioration of battery performance is likely to occur. . These salts having an imide anion may be used alone as long as they do not exceed 12.0% by mass, and two or more kinds may be used in any combination and ratio according to the application. Also good.

1−2.溶質について
本発明の非水電解液電池用電解液は、溶質として少なくともヘキサフルオロリン酸塩及び/又はテトラフルオロホウ酸塩を含有する。
また、本発明の非水電解液電池用電解液に用いるヘキサフルオロリン酸塩及び/又はテトラフルオロホウ酸塩と共存させることのあるその他の溶質の種類は、特に限定されず、任意の電解質塩を用いることができる。具体例としては、リチウム電池及びリチウムイオン電池の場合には、LiPF2(C242、LiPF4(C24)、LiP(C243、LiBF2(C24)、LiB(C242、LiPO22、LiN(F2PO)2、LiN(FSO22、LiN(CF3SO22、LiClO4、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiSO3F、LiN(C25SO22、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiC(CF3SO23、LiPF3(C373、LiB(CF34、LiBF3(C25)などに代表される電解質塩が挙げられ、ナトリウムイオン電池の場合には、NaPF2(C242、NaPF4(C24)、NaP(C243、NaBF2(C24)、NaB(C242、NaPO22、NaN(F2PO)2、NaN(FSO22、NaN(CF3SO22、NaClO4、NaAsF6、NaSbF6、NaCF3SO3、NaSO3F、NaN(C25SO22、NaN(CF3SO2)(FSO2)、NaC(CF3SO23、NaPF3(C373、NaB(CF34、NaBF3(C25)などに代表される電解質塩が挙げられる。これらの溶質は、一種類を単独で用いても良く、二種類以上を用途に合わせて任意の組み合わせ、比率で混合して用いても良い。中でも、電池としてのエネルギー密度、出力特性、寿命等から考えると、LiPF2(C242、LiPF4(C24)、LiP(C243、LiBF2(C24)、LiB(C242、LiPO22、LiN(F2PO)2、LiN(FSO22、LiN(CF3SO22、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiSO3F、NaPF2(C242、NaPF4(C24)、NaP(C243、NaBF2(C24)、NaB(C242、NaPO22、NaN(F2PO)2、NaN(FSO22、NaN(CF3SO22、NaSO3F、及び、NaN(CF3SO2)(FSO2)が好ましい。
1-2. Solute The electrolyte solution for a non-aqueous electrolyte battery of the present invention contains at least hexafluorophosphate and / or tetrafluoroborate as a solute.
In addition, the type of other solute that may coexist with the hexafluorophosphate and / or tetrafluoroborate used in the electrolyte for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention is not particularly limited, and any electrolyte salt Can be used. As a specific example, in the case of a lithium battery and a lithium ion battery, LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 , LiPF 4 (C 2 O 4 ), LiP (C 2 O 4 ) 3 , LiBF 2 (C 2 O 4), LiB (C 2 O 4) 2, LiPO 2 F 2, LiN (F 2 PO) 2, LiN (FSO 2) 2, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiClO 4, LiAsF 6, LiSbF 6, LiCF 3 SO 3 , LiSO 3 F, LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (FSO 2 ), LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiPF 3 (C 3 F 7 ) 3 , LiB (CF 3 ) 4 , LiBF 3 (C 2 F 5 ) and the like. In the case of a sodium ion battery, NaPF 2 (C 2 O 4 ) 2 , NaPF 4 (C 2 O 4), NaP (C 2 O 4) 3, NaBF 2 (C 2 O 4), Na (C 2 O 4) 2, NaPO 2 F 2, NaN (F 2 PO) 2, NaN (FSO 2) 2, NaN (CF 3 SO 2) 2, NaClO 4, NaAsF 6, NaSbF 6, NaCF 3 SO 3 , NaSO 3 F, NaN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , NaN (CF 3 SO 2 ) (FSO 2 ), NaC (CF 3 SO 2 ) 3 , NaPF 3 (C 3 F 7 ) 3 , NaB (CF 3 ) 4 and electrolyte salts represented by NaBF 3 (C 2 F 5 ) and the like. One kind of these solutes may be used alone, or two or more kinds of solutes may be mixed and used in any combination and ratio according to the application. Among these, considering the energy density, output characteristics, life, etc. of the battery, LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 , LiPF 4 (C 2 O 4 ), LiP (C 2 O 4 ) 3 , LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiPO 2 F 2 , LiN (F 2 PO) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) ( FSO 2 ), LiSO 3 F, NaPF 2 (C 2 O 4 ) 2 , NaPF 4 (C 2 O 4 ), NaP (C 2 O 4 ) 3 , NaBF 2 (C 2 O 4 ), NaB (C 2 O 4 ) 2 , NaPO 2 F 2 , NaN (F 2 PO) 2 , NaN (FSO 2 ) 2 , NaN (CF 3 SO 2 ) 2 , NaSO 3 F, and NaN (CF 3 SO 2 ) (FSO 2 ) Is preferred.

上記溶質の好適な組合せとしては、例えば、LiPF2(C242、LiPF4(C24)、LiP(C243、LiBF2(C24)、LiB(C242、LiPO22、LiN(F2PO)2、LiN(FSO22、LiN(CF3SO22、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiSO3Fからなる群から選ばれる少なくとも1つと、LiPF6とを組み合わせたもの等が好ましい。Suitable combinations of the above solutes include, for example, LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 , LiPF 4 (C 2 O 4 ), LiP (C 2 O 4 ) 3 , LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiB ( C 2 O 4 ) 2 , LiPO 2 F 2 , LiN (F 2 PO) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2, LiN (CF 3 SO 2 ) (FSO 2 ), LiSO 3 A combination of at least one selected from the group consisting of F and LiPF 6 is preferred.

溶質として、LiPF2(C242、LiPF4(C24)、LiP(C243、LiBF2(C24)、LiB(C242、LiPO22、LiN(F2PO)2、LiN(FSO22、LiN(CF3SO22、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiSO3Fからなる群から選ばれる少なくとも1つと、LiPF6とを組み合わせて使用した場合の比率(LiPF6を1モルとしたときのモル比)は、通常、1:0.001〜1:0.5、好ましくは1:0.01〜1:0.2の範囲である。上記のような比率で溶質を組み合わせて用いると種々の電池特性を 更に向上させる効果がある。一方、1:0.5よりもLiPF6の割合が低いと電解液のイオン伝導度が低下し、抵抗が上昇してしまう傾向がある。As solutes, LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 , LiPF 4 (C 2 O 4 ), LiP (C 2 O 4 ) 3 , LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiPO 2 F 2 , LiN (F 2 PO) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (FSO 2 ), at least selected from the group consisting of LiSO 3 F one ratio when used in combination with LiPF 6 (molar ratio when the LiPF 6 was 1 mol) is usually 1: 0.001: 0.5, preferably 1: 0.01 It is in the range of ˜1: 0.2. Using a combination of solutes at the above ratios has the effect of further improving various battery characteristics. On the other hand, if the ratio of LiPF 6 is lower than 1: 0.5, the ionic conductivity of the electrolytic solution tends to decrease and the resistance tends to increase.

これら溶質の濃度(ヘキサフルオロリン酸塩及び/又はテトラフルオロホウ酸塩と合わせた濃度)については、特に制限はないが、好適な下限は0.5mol/L以上、好ましくは0.7mol/L以上、 更に好ましくは0.9mol/L以上であり、また、好適な上限は2.5mol/L以下、好ましくは2.0mol/L以下、 更に好ましくは1.5mol/L以下の範囲である。0.5mol/Lを下回るとイオン伝導度が低下することにより非水電解液電池のサイクル特性、出力特性が低下する傾向があり、一方、2.5mol/Lを超えると非水電解液電池用電解液の粘度が上昇することにより、やはりイオン伝導度を低下させる傾向があり、非水電解液電池のサイクル特性、出力特性を低下させる恐れがある。 The concentration of these solutes (the concentration combined with hexafluorophosphate and / or tetrafluoroborate) is not particularly limited, but the preferred lower limit is 0.5 mol / L or more, preferably 0.7 mol / L. More preferably, it is 0.9 mol / L or more, and a suitable upper limit is 2.5 mol / L or less, preferably 2.0 mol / L or less, more preferably 1.5 mol / L or less. If the concentration is less than 0.5 mol / L, the ionic conductivity tends to decrease and the cycle characteristics and output characteristics of the nonaqueous electrolyte battery tend to decrease. On the other hand, if the concentration exceeds 2.5 mol / L, the nonaqueous electrolyte battery is used. When the viscosity of the electrolytic solution increases, the ionic conductivity also tends to be lowered, and the cycle characteristics and output characteristics of the nonaqueous electrolytic battery may be lowered.

一度に多量の上記溶質を非水溶媒に溶解すると、溶質の溶解熱のため非水電解液の温度が上昇することがある。該液温が著しく上昇すると、フッ素原子を含有するリチウム塩の分解が促進されてフッ化水素が生成する恐れがある。フッ化水素は電池性能の劣化の原因となるため好ましくない。このため、該溶質を非水溶媒に溶解する際の液温は特に限定されないが、−20〜80℃が好ましく、0〜60℃がより好ましい。 When a large amount of the solute is dissolved in the non-aqueous solvent at once, the temperature of the non-aqueous electrolyte may increase due to the heat of dissolution of the solute. When the liquid temperature rises remarkably, decomposition of the lithium salt containing fluorine atoms is accelerated and hydrogen fluoride may be generated. Hydrogen fluoride is not preferable because it causes deterioration of battery performance. For this reason, although the liquid temperature at the time of melt | dissolving this solute in a nonaqueous solvent is not specifically limited, -20-80 degreeC is preferable and 0-60 degreeC is more preferable.

1−3.非水溶媒について
本発明の非水電解液電池用電解液に用いる非水溶媒の種類は、特に限定されず、任意の非水溶媒を用いることができる。具体例としては、プロピレンカーボネート(以下、「PC」と記載する場合がある)、エチレンカーボネート(以下、「EC」と記載する場合がある)、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、ジエチルカーボネート(以下、「DEC」と記載する場合がある)、ジメチルカーボネート(以下、「DMC」と記載する場合がある)、エチルメチルカーボネート(以下、「EMC」と記載する場合がある)等の鎖状カーボネート、γ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン等の環状エステル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル(以下、「EP」と記載する場合がある)等の鎖状エステル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル、ジメトキシエタン、ジエチルエーテル等の鎖状エーテル、ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホン化合物やスルホキシド化合物等が挙げられる。また、非水溶媒とはカテゴリーが異なるがイオン液体等も挙げることができる。また、本発明に用いる非水溶媒は、一種類を単独で用いても良く、二種類以上を用途に合わせて任意の組み合わせ、比率で混合して用いても良い。これらの中ではその酸化還元に対する電気化学的な安定性と熱や上記溶質との反応に関わる化学的安定性の観点から、特にプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルが好ましい。
例えば、非水溶媒として、誘電率の高い環状カーボネートから1種類以上と、液粘度が低い鎖状カーボネートもしくは鎖状エステルから1種類以上とを含有すると、電解液のイオン伝導度が高まるため好ましい。具体的には、以下の組合せを含むものがより好ましい。
(1)ECとEMCの組合せ、
(2)ECとDECの組合せ、
(3)ECとDMCとEMCの組合せ、
(4)ECとDECとEMCの組合せ、
(5)ECとEMCとEPの組合せ、
(6)PCとDECの組合せ、
(7)PCとEMCの組合せ、
(8)PCとEPの組合せ、
(9)PCとDMCとEMCの組合せ、
(10)PCとDECとEMCの組合せ、
(11)PCとDECとEPの組合せ、
(12)PCとECとEMCの組合せ、
(13)PCとECとDMCとEMCの組合せ、
(14)PCとECとDECとEMCの組合せ、
(15)PCとECとEMCとEPの組合せ
1-3. About nonaqueous solvent The kind of nonaqueous solvent used for the electrolyte solution for nonaqueous electrolyte batteries of this invention is not specifically limited, Arbitrary nonaqueous solvents can be used. Specific examples include propylene carbonate (hereinafter sometimes referred to as “PC”), ethylene carbonate (hereinafter sometimes referred to as “EC”), cyclic carbonates such as butylene carbonate, diethyl carbonate (hereinafter referred to as “ DEC ”), chain carbonates such as dimethyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as“ DMC ”), ethyl methyl carbonate (hereinafter sometimes referred to as“ EMC ”), γ- Cyclic esters such as butyrolactone, γ-valerolactone, chain esters such as methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate (hereinafter sometimes referred to as “EP”), tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, etc. Cyclic ether, dimethoxyethane, diethyl ether, etc. Examples include sulfone compounds such as chain ether, dimethyl sulfoxide, sulfolane, and sulfoxide compounds. Moreover, although a category differs from a nonaqueous solvent, an ionic liquid etc. can also be mentioned. Moreover, the nonaqueous solvent used for this invention may be used individually by 1 type, and may mix and use two or more types by arbitrary combinations and a ratio according to a use. Among these, from the viewpoint of the electrochemical stability with respect to the oxidation-reduction and the chemical stability related to the reaction with heat and the above solute, in particular, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, propion. Methyl acid and ethyl propionate are preferred.
For example, when the nonaqueous solvent contains at least one kind from a cyclic carbonate having a high dielectric constant and at least one kind from a chain carbonate or a chain ester having a low liquid viscosity, the ionic conductivity of the electrolytic solution is preferably increased. Specifically, those including the following combinations are more preferable.
(1) Combination of EC and EMC,
(2) Combination of EC and DEC,
(3) Combination of EC, DMC and EMC,
(4) Combination of EC, DEC and EMC,
(5) Combination of EC, EMC and EP,
(6) Combination of PC and DEC,
(7) Combination of PC and EMC,
(8) Combination of PC and EP,
(9) Combination of PC, DMC and EMC,
(10) Combination of PC, DEC and EMC,
(11) Combination of PC, DEC and EP,
(12) Combination of PC, EC and EMC,
(13) Combination of PC, EC, DMC and EMC,
(14) Combination of PC, EC, DEC and EMC,
(15) Combination of PC, EC, EMC and EP

1−4.添加剤について
以上が本発明の非水電解液電池用電解液の基本的な構成についての説明であるが、本発明の要旨を損なわない限りにおいて、本発明の非水電解液電池用電解液に一般的に用いられる添加剤を任意の比率で添加しても良い。具体例としては、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、フルオロベンゼン、ビニレンカーボネート(以降「VC」と記載する場合がある)、ビニルエチレンカーボネート、ジフルオロアニソール、フルオロエチレンカーボネート(以降「FEC」と記載する場合がある)、1,6−ジイソシアナトヘキサン、エチニルエチレンカーボネート、trans−ジフルオロエチレンカーボネート、プロパンサルトン、プロペンスルトン、ジメチルビニレンカーボネート、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、4−プロピル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、メチレンメタンジスルホネート、1,2−エタンジスルホン酸無水物、トリス(トリメチルシリル)ボレート、スクシノニトリル、(エトキシ)ペンタフルオロシクロトリホスファゼン等の過充電防止効果、負極皮膜形成効果や正極保護効果を有する化合物が挙げられる。また、上記溶質(リチウム塩、ナトリウム塩)や上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩(リチウム塩、ナトリウム塩)以外のアルカリ金属塩(ただし上記一般式[3]〜[5]で示されるイオン性錯体を除く)を添加剤として用いてもよい。具体的には、アクリル酸リチウム、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸リチウム、メタクリル酸ナトリウムなどのカルボン酸塩、リチウムメチルサルフェート、ナトリウムメチルサルフェート、リチウムエチルサルフェート、ナトリウムメチルサルフェートなどの硫酸エステル塩などが挙げられる。
また、リチウムポリマー電池と呼ばれる非水電解液電池に使用される場合のように非水電解液電池用電解液をゲル化剤や架橋ポリマーにより擬固体化して使用することも可能である。
1-4. The above is an explanation of the basic structure of the electrolyte for a non-aqueous electrolyte battery of the present invention, but as long as the gist of the present invention is not impaired, the electrolyte for a non-aqueous electrolyte battery of the present invention is used. You may add the additive generally used in arbitrary ratios. Specific examples include cyclohexylbenzene, biphenyl, t-butylbenzene, t-amylbenzene, fluorobenzene, vinylene carbonate (hereinafter sometimes referred to as “VC”), vinylethylene carbonate, difluoroanisole, fluoroethylene carbonate (hereinafter referred to as “VC”). May be described as "FEC"), 1,6-diisocyanatohexane, ethynylethylene carbonate, trans-difluoroethylene carbonate, propane sultone, propene sultone, dimethyl vinylene carbonate, 1,3,2-dioxathiolane-2 , 2-dioxide, 4-propyl-1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide, methylenemethane disulfonate, 1,2-ethanedisulfonic anhydride, tris (trimethylsilyl) borane DOO, succinonitrile, include compounds having the (ethoxy) pentafluoro cyclotriphosphazene such overcharging prevention effect, negative electrode film-forming effect and the positive protective effect. Further, alkali metal salts other than the solutes (lithium salts, sodium salts) and salts (lithium salts, sodium salts) having the imide anion represented by the general formula [1] (however, the general formulas [3] to [5] May be used as an additive. Specific examples include carboxylates such as lithium acrylate, sodium acrylate, lithium methacrylate, and sodium methacrylate, and sulfate esters such as lithium methyl sulfate, sodium methyl sulfate, lithium ethyl sulfate, and sodium methyl sulfate. .
Moreover, it is also possible to use the non-aqueous electrolyte battery electrolyte in a quasi-solid state with a gelling agent or a crosslinked polymer as used in a non-aqueous electrolyte battery called a lithium polymer battery.

また、本発明の非水電解液電池用電解液は、要求特性に応じて、複数種類の、上記溶質(リチウム塩、ナトリウム塩)や、上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩(リチウム塩、ナトリウム塩)を併用して、アルカリ金属塩の合計を4種以上としてもよい。
例えば、4種のリチウム塩を含有する場合は、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウムの溶質(以降「第1溶質」と記載する場合がある)から1種用い、LiPF4(C24)、LiPF2(C242、LiP(C243、LiBF2(C24)、LiB(C242、LiPO22、LiN(F2PO)2、LiN(FSO22、LiN(CF3SO22、LiClO4、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiSO3F、LiN(C25SO22、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiC(CF3SO23、LiPF3(C373、LiB(CF34、LiBF3(C25)などの溶質(以降「第2溶質」と記載する場合がある)から1種用い、一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩として上記化合物No.1〜18などのリチウム塩から2種用いることや、
上記第1溶質から1種用い、上記第2溶質から2種用い、上記イミドアニオンを有するリチウム塩から1種用いることが考えられる。
具体的には、
(1)LiPF6と化合物No.5のリチウム塩と化合物No.6のリチウム塩とLiPF2(C242の組み合わせ、
(2)LiPF6と化合物No.1のリチウム塩と化合物No.15のリチウム塩とLiPO22の組み合わせ、
(3)LiPF6と化合物No.1のリチウム塩とLiPO22とLiN(F2PO)2の組み合わせ、
(4)LiPF6と化合物No.5のリチウム塩とLiPF2(C242とLiPO22の組み合わせ、
のように4種のリチウム塩を含有すると、低温時の内部抵抗の上昇を抑制する効果が、より大きいので好ましい。
また、必要に応じてそれら以外の上記添加剤を 更に併用添加してもよい。
更に、上記アルカリ金属塩の合計を5種以上としてもよい。例えば、5種のリチウム塩を含有する場合は、上記第1溶質から1種用い、上記第2溶質から1種用い、上記化合物No.1〜18などのリチウム塩から3種用いることや、
上記第1溶質から1種用い、上記第2溶質から2種用い、上記化合物No.1〜18などのリチウム塩から2種用いることや、
上記第1溶質から1種用い、上記第2溶質から3種用い、上記化合物No.1〜18などのリチウム塩から1種用いることが考えられる。
具体的には、
(1)LiPF6と化合物No.5のリチウム塩と化合物No.6のリチウム塩とLiPF4(C24)とLiPF2(C242との組み合わせ、
(2)LiPF6と化合物No.1のリチウム塩とLiBF2(C24)とLiPO22とLiSO3Fの組み合わせ、
(3)LiPF6と化合物No.1のリチウム塩と化合物No.6のリチウム塩とLiN(F2PO)2とLiPO22との組み合わせ、
(4)LiPF6と化合物No.5のリチウム塩とLiPF4(C24)とLiPF2(C242とLiPO22との組み合わせ、
(5)LiPF6と化合物No.5のリチウム塩とLiBF2(C24)とLiPO22とLiSO3Fの組み合わせ、
のように5種のリチウム塩を含有すると、高温時のガス発生の抑制効果が、より大きいので好ましい。また、必要に応じてそれら以外のリチウム塩(上記添加剤)を 更に併用添加してもよい。
Moreover, the electrolyte solution for non-aqueous electrolyte batteries of the present invention includes a plurality of types of the solute (lithium salt, sodium salt) or a salt having an imide anion represented by the general formula [1] according to required characteristics. (Lithium salt, sodium salt) may be used in combination, and the total of alkali metal salts may be four or more.
For example, when four kinds of lithium salts are contained, one kind is used from the solutes of lithium hexafluorophosphate and lithium tetrafluoroborate (hereinafter sometimes referred to as “first solute”), and LiPF 4 (C 2 O 4 ), LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 , LiP (C 2 O 4 ) 3 , LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiPO 2 F 2 , LiN (F 2 PO) 2, LiN (FSO 2 ) 2, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiClO 4, LiAsF 6, LiSbF 6, LiCF 3 SO 3, LiSO 3 F, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiN Solutes such as (CF 3 SO 2 ) (FSO 2 ), LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiPF 3 (C 3 F 7 ) 3 , LiB (CF 3 ) 4 , LiBF 3 (C 2 F 5 ) 1 type from “may be described as“ second solute ”), general formula The compound as a salt having an imide anion represented by 1] No. 2 types of lithium salts such as 1-18 are used,
It is conceivable to use one from the first solute, two from the second solute, and one from the lithium salt having the imide anion.
In particular,
(1) LiPF 6 and Compound No. No. 5 lithium salt and compound no. A combination of 6 lithium salts and LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 ;
(2) LiPF 6 and Compound No. No. 1 lithium salt and compound no. A combination of 15 lithium salts and LiPO 2 F 2 ;
(3) LiPF 6 and Compound No. 1 lithium salt, a combination of LiPO 2 F 2 and LiN (F 2 PO) 2 ,
(4) LiPF 6 and Compound No. A combination of lithium salt 5 and LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 and LiPO 2 F 2 ;
When four lithium salts are contained as described above, the effect of suppressing an increase in internal resistance at low temperatures is greater, which is preferable.
Moreover, you may add together the said other additives other than those as needed.
Furthermore, the total of the alkali metal salts may be five or more. For example, when five types of lithium salts are contained, one compound is used from the first solute, one compound is used from the second solute, and the compound No. 1 is used. 3 types of lithium salts such as 1-18 are used,
One compound from the first solute and two compounds from the second solute are used. 2 types of lithium salts such as 1-18 are used,
One compound from the first solute and three compounds from the second solute are used. One type of lithium salt such as 1-18 may be used.
In particular,
(1) LiPF 6 and Compound No. No. 5 lithium salt and compound no. A combination of lithium salt 6 and LiPF 4 (C 2 O 4 ) and LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 ;
(2) LiPF 6 and Compound No. 1 lithium salt, LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiPO 2 F 2 and LiSO 3 F in combination,
(3) LiPF 6 and Compound No. No. 1 lithium salt and compound no. A combination of lithium salt 6 and LiN (F 2 PO) 2 and LiPO 2 F 2 ;
(4) LiPF 6 and Compound No. A combination of lithium salt 5 and LiPF 4 (C 2 O 4 ), LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 and LiPO 2 F 2 ;
(5) LiPF 6 and Compound No. 5 lithium salt, LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiPO 2 F 2 and LiSO 3 F in combination,
When five lithium salts are contained as described above, the effect of suppressing gas generation at high temperatures is greater, which is preferable. If necessary, other lithium salts (the above additives) may be added in combination.

2.非水電解液電池について
次に本発明の非水電解液電池の構成について説明する。本発明の非水電解液電池は、上記の本発明の非水電解液電池用電解液を用いることが特徴であり、その他の構成部材には一般の非水電解液電池に使用されているものが用いられる。即ち、リチウムの吸蔵及び放出が可能な正極及び負極、集電体、セパレータ、容器等から成る。
2. Next, the configuration of the nonaqueous electrolyte battery of the present invention will be described. The non-aqueous electrolyte battery according to the present invention is characterized by using the above-described electrolyte for a non-aqueous electrolyte battery according to the present invention, and the other components are those used in general non-aqueous electrolyte batteries. Is used. That is, it comprises a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium, a current collector, a separator, a container, and the like.

負極材料としては、特に限定されないが、リチウム電池及びリチウムイオン電池の場合、リチウム金属、リチウム金属と他の金属との合金、又は金属間化合物や種々の炭素材料(人造黒鉛、天然黒鉛など)、金属酸化物、金属窒化物、スズ(単体)、スズ化合物、ケイ素(単体)、ケイ素化合物、活性炭、導電性ポリマー等が用いられる。
炭素材料とは、例えば、易黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.37nm以上の難黒鉛化炭素(ハードカーボン)や、(002)面の面間隔が0.34nm以下の黒鉛などである。より具体的には、熱分解性炭素、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭あるいはカーボンブラック類などがある。このうち、コークス類にはピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂やフラン樹脂などを適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。炭素材料は、リチウムの吸蔵および放出に伴う結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が得られると共に優れたサイクル特性が得られるので好ましい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状あるいは鱗片状のいずれでもよい。また、非晶質炭素や非晶質炭素を表面に被覆した黒鉛材料は、材料表面と電解液との反応性が低くなるため、より好ましい。
The negative electrode material is not particularly limited, but in the case of lithium batteries and lithium ion batteries, lithium metal, alloys of lithium metal and other metals, or intermetallic compounds and various carbon materials (artificial graphite, natural graphite, etc.), Metal oxides, metal nitrides, tin (simple substance), tin compounds, silicon (simple substance), silicon compounds, activated carbon, conductive polymers, and the like are used.
Examples of the carbon material include graphitizable carbon, non-graphitizable carbon (hard carbon) having a (002) plane spacing of 0.37 nm or more, and graphite having a (002) plane spacing of 0.34 nm or less. Etc. More specifically, there are thermally decomposable carbon, cokes, glassy carbon fiber, organic polymer compound fired body, activated carbon or carbon black. Among these, coke includes pitch coke, needle coke, petroleum coke, and the like. The organic polymer compound fired body is obtained by firing and carbonizing a phenol resin, a furan resin, or the like at an appropriate temperature. A carbon material is preferable because a change in crystal structure associated with insertion and extraction of lithium is very small, so that a high energy density and excellent cycle characteristics can be obtained. The shape of the carbon material may be any of fibrous, spherical, granular or scale-like. In addition, amorphous carbon or a graphite material coated with amorphous carbon on the surface is more preferable because the reactivity between the material surface and the electrolytic solution becomes low.

正極材料としては、特に限定されないが、リチウム電池及びリチウムイオン電池の場合、例えば、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn24等のリチウム含有遷移金属複合酸化物、それらのリチウム含有遷移金属複合酸化物のCo、Mn、Ni等の遷移金属が複数混合したもの、それらのリチウム含有遷移金属複合酸化物の遷移金属の一部が他の遷移金属以外の金属に置換されたもの、オリビンと呼ばれるLiFePO4、LiCoPO4、LiMnPO4等の遷移金属のリン酸化合物、TiO2、V25、MoO3等の酸化物、TiS2、FeS等の硫化物、あるいはポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、及びポリピロール等の導電性高分子、活性炭、ラジカルを発生するポリマー、カーボン材料等が使用される。The positive electrode material is not particularly limited, but in the case of lithium batteries and lithium ion batteries, for example, lithium-containing transition metal composite oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , and lithium-containing transition metals A composite oxide in which a plurality of transition metals such as Co, Mn, Ni, etc. are mixed, a part of the transition metal in the lithium-containing transition metal composite oxide is replaced with a metal other than the transition metal, olivine and LiFePO 4, LiCoPO 4, phosphoric acid compound of a transition metal such as LiMnPO 4 called, oxides such as TiO 2, V 2 O 5, MoO 3, TiS 2, sulfides such as FeS, or polyacetylene, polyparaphenylene, polyaniline , And conductive polymers such as polypyrrole, activated carbon, polymers that generate radicals, carbon materials, etc. It is use.

正極や負極材料には、導電材としてアセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、黒鉛、結着材としてポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、SBR樹脂、ポリイミド等が加えられ、シート状に成型されることにより電極シートにすることができる。 Acetylene black, ketjen black, carbon fiber, graphite as a conductive material, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, SBR resin, polyimide, etc. as a binder are added to the positive electrode and negative electrode materials, and then molded into a sheet shape. Thus, an electrode sheet can be obtained.

正極と負極の接触を防ぐためのセパレータとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、紙、及びガラス繊維等で作られた不織布や多孔質シートが使用される。   As a separator for preventing contact between the positive electrode and the negative electrode, a nonwoven fabric or a porous sheet made of polypropylene, polyethylene, paper, glass fiber, or the like is used.

以上の各要素からコイン形、円筒形、角形、アルミラミネートシート型等の形状の非水電解液電池が組み立てられる。   A non-aqueous electrolyte battery having a coin shape, a cylindrical shape, a square shape, an aluminum laminate sheet shape or the like is assembled from each of the above elements.

また、非水電解液電池は、以下に記載するような、(ア)上記の非水電解液と、(イ)正極と、(ウ)負極と、(エ)セパレータとを備える非水電解液電池であってもよい。
上記非水電解液電池は
〔(イ)正極〕
(イ)正極は、少なくとも1種の酸化物及び/又はポリアニオン化合物を正極活物質として含むことが好ましい。
[正極活物質]
非水電解液中のカチオンがリチウム主体となるリチウムイオン二次電池の場合、(イ)正極を構成する正極活物質は、充放電が可能な種々の材料であれば特に限定されるものでないが、例えば、(A)ニッケル、マンガン、コバルトの少なくとも1種以上の金属を含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、(B)スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物、(C)リチウム含有オリビン型リン酸塩、及び(D)層状岩塩型構造を有するリチウム過剰層状遷移金属酸化物から少なくとも1種を含有するものが挙げられる。
((A)リチウム遷移金属複合酸化物)
正極活物質(A)ニッケル、マンガン、コバルトの少なくとも1種以上の金属を含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物としては、例えば、リチウム・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル複合酸化物、リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物、リチウム・コバルト・マンガン複合酸化物、リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物、リチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物等が挙げられる。また、これらリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部を、Al、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、B、Ba、Y、Sn等の他の元素で置換したものを用いても良い。
リチウム・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル複合酸化物の具体例としては、LiCoO2、LiNiO2やMg、Zr、Al、Ti等の異種元素を添加したコバルト酸リチウム(LiCo0.98Mg0.01Zr0.012、LiCo0.98Mg0.01Al0.012、LiCo0.975Mg0.01Zr0.005Al0.012等)、WO2014/034043号公報に記載の表面に希土類の化合物を固着させたコバルト酸リチウム等を用いても良い。また、特開2002−151077号公報等に記載されているように、LiCoO2粒子粉末の粒子表面の一部に酸化アルミニウムが被覆したものを用いても良い。
リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物については、一般式(1−1)で示される。
LiaNi1-b-cCob1 c2 (1−1)
式(1−1)中、M1はAl、Fe、Mg、Zr、Ti、Bからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素であり、aは0.9≦a≦1.2であり、b、cは、0.1≦b≦0.3、0≦c≦0.1の条件を満たす。
これらは、例えば、特開2009−137834号公報等に記載される製造方法等に準じて調製することができる。具体的には、LiNi0.8Co0.22、LiNi0.85Co0.10Al0.052、LiNi0.87Co0.10Al0.032、LiNi0.6Co0.3Al0.12等が挙げられる。
リチウム・コバルト・マンガン複合酸化物、リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物の具体例としては、LiNi0.5Mn0.52、LiCo0.5Mn0.52等が挙げられる。
リチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物としては、一般式(1−2)で示されるリチウム含有複合酸化物が挙げられる。
LidNieMnfCog2 h2 (1−2)
式(1−2)中、M2はAl、Fe、Mg、Zr、Ti、B、Snからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素であり、dは0.9≦d≦1.2であり、e、f、g及びhは、e+f+g+h=1、0≦e≦0.7、0≦f≦0.5、0≦g≦0.5、及びh≧0の条件を満たす。
リチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物は、構造安定性を高め、リチウム二次電池における高温での安全性を向上させるためにマンガンを一般式(1−2)に示す範囲で含有するものが好ましく、特にリチウムイオン二次電池の高率特性を高めるためにコバルトを一般式(1−2)に示す範囲で 更に含有するものがより好ましい。
具体的には、例えば、4.3V以上に充放電領域を有する、Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2、Li[Ni0.45Mn0.35Co0.2]O2、Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2、Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2、Li[Ni0.49Mn0.3Co0.2Zr0.01]O2、Li[Ni0.49Mn0.3Co0.2Mg0.01]O2等が挙げられる。
((B)スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物)
正極活物質(B)スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物としては、例えば、一般式(1−3)で示されるスピネル型リチウムマンガン複合酸化物が挙げられる。
Lij(Mn2-k3 k)O4 (1−3)
式(1−3)中、M3は、Ni、Co、Fe、Mg、Cr、Cu、Al及びTiからなる群より選ばれる少なくとも1つの金属元素であり、jは、1.05≦j≦1.15であり、kは、0≦k≦0.20である。
具体的には、例えば、LiMn24、LiMn1.95Al0.054、LiMn1.9Al0.14、LiMn1.9Ni0.14、LiMn1.5Ni0.54等が挙げられる。
((C)リチウム含有オリビン型リン酸塩)
正極活物質(C)リチウム含有オリビン型リン酸塩としては、例えば一般式(1−4)で示されるものが挙げられる。
LiFe1-n4 nPO4 (1−4)
式(1−4)中、M4は、Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Nb、Mg、Al、Ti、W、Zr及びCdから選ばれる少なくとも1つであり、nは、0≦n≦1である。
具体的には、例えば、LiFePO4、LiCoPO4、LiNiPO4、LiMnPO4等が挙げられ、中でもLiFePO4及び/又はLiMnPO4が好ましい。
((D)リチウム過剰層状遷移金属酸化物)
正極活物質(D)層状岩塩型構造を有するリチウム過剰層状遷移金属酸化物としては、例えば一般式(1−5)で示されるものが挙げられる。
xLiM52・(1−x)Li263 (1−5)
式(1−5)中、xは、0<x<1を満たす数であり、M5は、平均酸化数が3+である少なくとも1種以上の金属元素であり、M6は、平均酸化数が4+である少なくとも1種の金属元素である。式(1−5)中、M5は、好ましくは3価のMn、Ni、Co、Fe、V、Crから選ばれてなる1種の金属元素であるが、2価と4価の等量の金属で平均酸化数を3価にしてもよい。
また、式(1−5)中、M6は、好ましくは、Mn、Zr、Tiから選ばれてなる1種以上の金属元素である。具体的には、0.5[LiNi0.5Mn0.52]・0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi1/3Co1/3Mn1/32]・0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi0.375Co0.25Mn0.3752]・0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi0.375Co0.125Fe0.125Mn0.3752]・0.5[Li2MnO3]、0.45[LiNi0.375Co0.25Mn0.3752]・0.10[Li2TiO3]・0.45[Li2MnO3]等が挙げられる。
この一般式(1−5)で表される正極活物質(D)は、4.4V(Li基準)以上の高電圧充電で高容量を発現することが知られている(例えば、米国特許7,135,252号明細書)。
これら正極活物質は、例えば特開2008−270201号公報、WO2013/118661号公報、特開2013−030284号公報等に記載される製造方法等に準じて調製することができる。
正極活物質としては、上記(A)〜(D)から選ばれる少なくとも1つを主成分として含有すればよいが、それ以外に含まれるものとしては、例えば、FeS2、TiS2、V25、MoO3、MoS2等の遷移元素カルコゲナイド、あるいはポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、及びポリピロール等の導電性高分子、活性炭、ラジカルを発生するポリマー、カーボン材料等が挙げられる。
[正極集電体]
(イ)正極は、正極集電体を有する。正極集電体としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン又はこれらの合金等を用いることができる。
[正極活物質層]
(イ)正極は、例えば、正極集電体の少なくとも一方の面に正極活物質層が形成される。正極活物質層は、例えば、前述の正極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とにより構成される。
結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、又はスチレンブタジエンゴム(SBR)樹脂等が挙げられる。
導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、又は黒鉛(粒状黒鉛や燐片状黒鉛)等の炭素材料を用いることができる。正極においては、結晶性の低いアセチレンブラックやケッチェンブラックを用いることが好ましい。
〔(ウ)負極〕
(ウ)負極は、少なくとも1種の負極活物質を含むことが好ましい。
[負極活物質]
非水電解液中のカチオンがリチウム主体となるリチウムイオン二次電池の場合、(ウ)負極を構成する負極活物質としては、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能なものであり、例えば(E)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nm以下の炭素材料、(F)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nmを超える炭素材料、(G)Si、Sn、Alから選ばれる1種以上の金属の酸化物、(H)Si、Sn、Alから選ばれる1種以上の金属若しくはこれら金属を含む合金又はこれら金属若しくは合金とリチウムとの合金、及び(I)リチウムチタン酸化物から選ばれる少なくとも1種を含有するものが挙げられる。これら負極活物質は、1種を単独で用いることができ、2種以上を組合せて用いることもできる。
((E)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nm以下の炭素材料)
負極活物質(E)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nm以下の炭素材料としては、例えば、熱分解炭素類、コークス類(例えば、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等)、グラファイト類、有機高分子化合物焼成体(例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭等が挙げられ、これらは黒鉛化したものでもよい。当該炭素材料は、X線回折法で測定した(002)面の面間隔(d002)が0.340nm以下のものであり、中でも、その真密度が1.70g/cm3以上である黒鉛又はそれに近い性質を有する高結晶性炭素材料が好ましい。
((F)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nmを超える炭素材料)
負極活物質(F)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nmを超える炭素材料としては、非晶質炭素が挙げられ、これは、2000℃以上の高温で熱処理してもほとんど積層秩序が変化しない炭素材料である。例えば、難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、1500℃以下で焼成したメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソペーズビッチカーボンファイバー(MCF)等が例示される。株式会社クレハ製のカーボトロン(登録商標)P等は、その代表的な事例である。
((G)Si、Sn、Alから選ばれる1種以上の金属の酸化物)
負極活物質(G)Si、Sn、Alから選ばれる1種以上の金属の酸化物としては、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能な、例えば、酸化シリコン、酸化スズ等が挙げられる。
Siの超微粒子がSiO2中に分散した構造を持つSiOx等がある。この材料を負極活物質として用いると、Liと反応するSiが超微粒子であるために充放電がスムーズに行われる一方で、前記構造を有するSiOx粒子自体は表面積が小さいため、負極活物質層を形成するための組成物(ペースト)とした際の塗料性や負極合剤層の集電体に対する接着性も良好である。
なお、SiOxは充放電に伴う体積変化が大きいため、SiOxと上述負極活物質(E)の黒鉛とを特定比率で負極活物質に併用することで高容量化と良好な充放電サイクル特性とを両立することができる。
((H)Si、Sn、Alから選ばれる1種以上の金属若しくはこれら金属を含む合金又はこれら金属若しくは合金とリチウムとの合金)
負極活物質(H)Si、Sn、Alから選ばれる1種以上の金属若しくはこれら金属を含む合金又はこれら金属若しくは合金とリチウムとの合金としては、例えば、シリコン、スズ、アルミニウム等の金属、シリコン合金、スズ合金、アルミニウム合金等が挙げられ、これらの金属や合金が、充放電に伴いリチウムと合金化した材料も使用できる。
これらの好ましい具体例としては、WO2004/100293号公報や、特開2008−016424号等に記載される、例えば、ケイ素(Si)、スズ(Sn)等の金属単体(例えば、粉末状のもの)、該金属合金、該金属を含有する化合物、該金属にスズ(Sn)とコバルト(Co)とを含む合金等が挙げられる。当該金属を電極に使用した場合、高い充電容量を発現することができ、かつ、充放電に伴う体積の膨張・収縮が比較的少ないことから好ましい。また、これらの金属は、これをリチウムイオン二次電池の負極に用いた場合に、充電時にLiと合金化するため、高い充電容量を発現することが知られており、この点でも好ましい。
更に、例えば、WO2004/042851号、WO2007/083155号等の公報に記載される、サブミクロン直径のシリコンのピラーから形成された負極活物質、シリコンで構成される繊維からなる負極活物質等を用いてもよい。
((I)リチウムチタン酸化物)
負極活物質(I)リチウムチタン酸化物としては、例えば、スピネル構造を有するチタン酸リチウム、ラムスデライト構造を有するチタン酸リチウム等を挙げることができる。
スピネル構造を有するチタン酸リチウムとしては、例えば、Li4+αTi512(αは充放電反応により0≦α≦3の範囲内で変化する)を挙げることができる。また、ラムスデライト構造を有するチタン酸リチウムとしては、例えば、Li2+βTi37(βは充放電反応により0≦β≦3の範囲内で変化する)を挙げることができる。これら負極活物質は、例えば特開2007−018883号公報、特開2009−176752号公報等に記載される製造方法等に準じて調製することができる。
例えば、非水電解液中のカチオンがナトリウム主体となるナトリウムイオン二次電池の場合、負極活物質としてハードカーボンやTiO2、V25、MoO3等の酸化物等が用いられる。例えば、非水電解液中のカチオンがナトリウム主体となるナトリウムイオン二次電池の場合、正極活物質としてNaFeO2、NaCrO2、NaNiO2、NaMnO2、NaCoO2等のナトリウム含有遷移金属複合酸化物、それらのナトリウム含有遷移金属複合酸化物のFe、Cr、Ni、Mn、Co等の遷移金属が複数混合したもの、それらのナトリウム含有遷移金属複合酸化物の遷移金属の一部が他の遷移金属以外の金属に置換されたもの、Na2FeP27、NaCo3(PO4227等の遷移金属のリン酸化合物、TiS2、FeS2等の硫化物、あるいはポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、及びポリピロール等の導電性高分子、活性炭、ラジカルを発生するポリマー、カーボン材料等が使用される。
[負極集電体]
(ウ)負極は、負極集電体を有する。負極集電体としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン又はこれらの合金等を用いることができる。
[負極活物質層]
(ウ)負極は、例えば、負極集電体の少なくとも一方の面に負極活物質層が形成される。負極活物質層は、例えば、前述の負極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とにより構成される。
結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、又はスチレンブタジエンゴム(SBR)樹脂等が挙げられる。
導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、又は黒鉛(粒状黒鉛や燐片状黒鉛)等の炭素材料を用いることができる。
〔電極((イ)正極及び(ウ)負極)の製造方法〕
電極は、例えば、活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とを所定の配合量でN−メチル−2−ピロリドン(NMP)や水等の溶媒中に分散混練し、得られたペーストを集電体に塗布、乾燥して活物質層を形成することで得ることができる。得られた電極は、ロールプレス等の方法により圧縮して、適当な密度の電極に調節することが好ましい。
〔(エ)セパレータ〕
上記の非水電解液電池は、(エ)セパレータを備える。(イ)正極と(ウ)負極の接触を防ぐためのセパレータとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンや、セルロース、紙、又はガラス繊維等で作られた不織布や多孔質シートが使用される。これらのフィルムは、電解液がしみ込んでイオンが透過し易いように、微多孔化されているものが好ましい。
ポリオレフィンセパレ−タとしては、例えば、多孔性ポリオレフィンフィルム等の微多孔性高分子フィルムといった正極と負極とを電気的に絶縁し、かつリチウムイオンが透過可能な膜が挙げられる。多孔性ポリオレフィンフィルムの具体例としては、例えば、多孔性ポリエチレンフィルム単独、又は多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンフィルムとを重ね合わせて複層フィルムとして用いてもよい。また、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとの複合化したフィルム等が挙げられる。
〔外装体〕
非水電解液電池を構成するにあたり、非水電解液電池の外装体としては、例えば、コイン型、円筒型、角型等の金属缶や、ラミネート外装体を用いることができる。金属缶材料としては、例えば、ニッケルメッキを施した鉄鋼板、ステンレス鋼板、ニッケルメッキを施したステンレス鋼板、アルミニウム又はその合金、ニッケル、チタン等が挙げられる。
ラミネート外装体としては、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、SUS製ラミネートフィルム、シリカをコーティングしたポリプロピレン、ポリエチレン等のラミネートフィルム等を用いることができる。
本実施形態にかかる非水電解液電池の構成は、特に制限されるものではないが、例えば、正極及び負極が対向配置された電極素子と、非水電解液とが、外装体に内包されている構成とすることができる。非水電解液電池の形状は、特に限定されるものではないが、以上の各要素からコイン状、円筒状、角形、又はアルミラミネートシート型等の形状の電気化学デバイスが組み立てられる。
A non-aqueous electrolyte battery includes (a) the non-aqueous electrolyte described above, (b) a positive electrode, (c) a negative electrode, and (d) a separator as described below. It may be a battery.
The non-aqueous electrolyte battery is [(b) positive electrode]
(A) The positive electrode preferably contains at least one oxide and / or polyanion compound as a positive electrode active material.
[Positive electrode active material]
In the case of a lithium ion secondary battery in which the cation in the non-aqueous electrolyte is mainly lithium, (a) the positive electrode active material constituting the positive electrode is not particularly limited as long as it is various materials that can be charged and discharged. For example, (A) a lithium transition metal composite oxide containing at least one metal selected from nickel, manganese and cobalt and having a layered structure, (B) a lithium manganese composite oxide having a spinel structure, (C) What contains at least 1 sort (s) from the lithium containing olivine type | mold phosphate and the lithium excess layered transition metal oxide which has (D) layered rock salt type structure is mentioned.
((A) lithium transition metal composite oxide)
Cathode active material (A) Examples of lithium transition metal composite oxides containing at least one metal selected from nickel, manganese and cobalt and having a layered structure include lithium-cobalt composite oxides and lithium-nickel composite oxides. Lithium / nickel / cobalt composite oxide, lithium / nickel / cobalt / aluminum composite oxide, lithium / cobalt / manganese composite oxide, lithium / nickel / manganese composite oxide, lithium / nickel / manganese / cobalt composite oxide Etc. In addition, some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal composite oxides are Al, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, B, Ba, Y, Sn. Those substituted with other elements such as may also be used.
Specific examples of the lithium-cobalt composite oxide and the lithium-nickel composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 and lithium cobaltate to which a different element such as Mg, Zr, Al, Ti is added (LiCo 0.98 Mg 0.01 Zr 0.01 O 2 , LiCo 0.98 Mg 0.01 Al 0.01 O 2 , LiCo 0.975 Mg 0.01 Zr 0.005 Al 0.01 O 2, etc.), lithium cobaltate with a rare earth compound fixed to the surface described in WO2014 / 034043, etc. may be used. . Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-151077 and the like, a part of the particle surface of LiCoO 2 particle powder coated with aluminum oxide may be used.
The lithium / nickel / cobalt composite oxide and the lithium / nickel / cobalt / aluminum composite oxide are represented by formula (1-1).
Li a Ni 1-bc Co b M 1 c O 2 (1-1)
In formula (1-1), M 1 is at least one element selected from the group consisting of Al, Fe, Mg, Zr, Ti, and B, a is 0.9 ≦ a ≦ 1.2, b , C satisfy the conditions of 0.1 ≦ b ≦ 0.3 and 0 ≦ c ≦ 0.1.
These can be prepared, for example, according to the production method described in JP2009-137835A. Specifically, LiNi 0.8 Co 0.2 O 2, LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2, LiNi 0.87 Co 0.10 Al 0.03 O 2, LiNi 0.6 Co 0.3 Al 0.1 O 2 and the like.
Specific examples of the lithium / cobalt / manganese composite oxide and the lithium / nickel / manganese composite oxide include LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 and LiCo 0.5 Mn 0.5 O 2 .
Examples of the lithium / nickel / manganese / cobalt composite oxide include a lithium-containing composite oxide represented by the general formula (1-2).
Li d Ni e Mn f Co g M 2 h O 2 (1-2)
In Formula (1-2), M 2 is at least one element selected from the group consisting of Al, Fe, Mg, Zr, Ti, B, and Sn, and d is 0.9 ≦ d ≦ 1.2. , E, f, g, and h satisfy the conditions of e + f + g + h = 1, 0 ≦ e ≦ 0.7, 0 ≦ f ≦ 0.5, 0 ≦ g ≦ 0.5, and h ≧ 0.
The lithium / nickel / manganese / cobalt composite oxide contains manganese in the range represented by the general formula (1-2) in order to enhance the structural stability and improve the safety at a high temperature in the lithium secondary battery. In particular, in order to improve the high rate characteristics of the lithium ion secondary battery, it is more preferable to further contain cobalt in the range represented by the general formula (1-2).
Specifically, for example, Li [Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 ] O 2 , Li [Ni 0.45 Mn 0.35 Co 0.2 ] O 2 , Li [ Ni 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 ] O 2 , Li [Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 ] O 2 , Li [Ni 0.49 Mn 0.3 Co 0.2 Zr 0.01 ] O 2 , Li [Ni 0.49 Mn 0.3 Co 0.2 Mg 0.01 ] O 2, etc. Is mentioned.
((B) lithium manganese composite oxide having spinel structure)
As a lithium manganese complex oxide which has a positive electrode active material (B) spinel structure, the spinel type lithium manganese complex oxide shown by General formula (1-3) is mentioned, for example.
Li j (Mn 2−k M 3 k ) O 4 (1-3)
In Formula (1-3), M 3 is at least one metal element selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Mg, Cr, Cu, Al, and Ti, and j is 1.05 ≦ j ≦ 1.15 and k is 0 ≦ k ≦ 0.20.
Specifically, for example, LiMn 2 O 4 , LiMn 1.95 Al 0.05 O 4 , LiMn 1.9 Al 0.1 O 4 , LiMn 1.9 Ni 0.1 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and the like can be mentioned.
((C) Lithium-containing olivine-type phosphate)
As a positive electrode active material (C) lithium containing olivine type | mold phosphate, what is shown by General formula (1-4) is mentioned, for example.
LiFe 1-n M 4 n PO 4 (1-4)
In formula (1-4), M 4 is at least one selected from Co, Ni, Mn, Cu, Zn, Nb, Mg, Al, Ti, W, Zr, and Cd, and n is 0 ≦ n ≦ 1.
Specifically, for example, LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , LiMnPO 4 and the like can be mentioned, among which LiFePO 4 and / or LiMnPO 4 are preferable.
((D) lithium-excess layered transition metal oxide)
Examples of the lithium-excess layered transition metal oxide having a positive electrode active material (D) layered rock salt structure include those represented by general formula (1-5).
xLiM 5 O 2. (1-x) Li 2 M 6 O 3 (1-5)
In formula (1-5), x is a number satisfying 0 <x <1, M 5 is at least one metal element having an average oxidation number of 3 + , and M 6 is an average oxidation It is at least one metal element whose number is 4 + . In formula (1-5), M 5 is preferably one metal element selected from trivalent Mn, Ni, Co, Fe, V, and Cr. The average oxidation number of these metals may be trivalent.
In formula (1-5), M 6 is preferably one or more metal elements selected from Mn, Zr, and Ti. Specifically, 0.5 [LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 ] · 0.5 [Li 2 MnO 3 ], 0.5 [LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ] · 0.5 [Li 2 MnO 3 ], 0.5 [LiNi 0.375 Co 0.25 Mn 0.375 O 2 ] · 0.5 [Li 2 MnO 3 ], 0.5 [LiNi 0.375 Co 0.125 Fe 0.125 Mn 0.375 O 2 ] · 0.5 [Li 2 MnO 3 ], 0.45 [LiNi 0.375 Co 0.25 Mn 0.375 O 2 ] · 0.10 [Li 2 TiO 3 ] · 0.45 [Li 2 MnO 3 ] and the like.
It is known that the positive electrode active material (D) represented by the general formula (1-5) expresses a high capacity at a high voltage charge of 4.4 V (Li standard) or more (for example, US Pat. , 135,252 specification).
These positive electrode active materials can be prepared according to, for example, the production methods described in JP 2008-270201 A, WO 2013/118661, JP 2013-030284 A, and the like.
The positive electrode active material may contain at least one selected from the above (A) to (D) as a main component, but other examples include FeS 2 , TiS 2 , V 2 O. 5 , transition element chalcogenides such as MoO 3 and MoS 2 , conductive polymers such as polyacetylene, polyparaphenylene, polyaniline, and polypyrrole, activated carbon, polymers that generate radicals, and carbon materials.
[Positive electrode current collector]
(A) The positive electrode has a positive electrode current collector. As the positive electrode current collector, for example, aluminum, stainless steel, nickel, titanium, or an alloy thereof can be used.
[Positive electrode active material layer]
(A) In the positive electrode, for example, a positive electrode active material layer is formed on at least one surface of the positive electrode current collector. A positive electrode active material layer is comprised by the above-mentioned positive electrode active material, a binder, and a electrically conductive agent as needed, for example.
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or styrene butadiene rubber (SBR) resin.
As the conductive agent, for example, a carbon material such as acetylene black, ketjen black, carbon fiber, or graphite (granular graphite or flake graphite) can be used. In the positive electrode, it is preferable to use acetylene black or ketjen black having low crystallinity.
[(C) Negative electrode]
(C) The negative electrode preferably contains at least one negative electrode active material.
[Negative electrode active material]
In the case of a lithium ion secondary battery in which the cation in the non-aqueous electrolyte is mainly lithium, (c) as the negative electrode active material constituting the negative electrode, lithium ion can be doped / dedoped. For example, (E) a carbon material in which the d value of the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction is 0.340 nm or less, and (F) carbon whose d value of the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction exceeds 0.340 nm A material, (G) an oxide of one or more metals selected from Si, Sn, Al, (H) one or more metals selected from Si, Sn, Al, alloys containing these metals, or these metals or alloys; Examples include an alloy with lithium and (I) at least one selected from lithium titanium oxide. These negative electrode active materials can be used individually by 1 type, and can also be used in combination of 2 or more type.
((E) Carbon material whose d-value on the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction is 0.340 nm or less)
Examples of the carbon material having a d value of the lattice plane (002 plane) in the negative electrode active material (E) X-ray diffraction of 0.340 nm or less include pyrolytic carbons, cokes (for example, pitch coke, needle coke, petroleum coke). Etc.), graphites, organic polymer compound fired bodies (for example, those obtained by firing and carbonizing a phenol resin, furan resin, etc.), carbon fibers, activated carbon, etc., which are graphitized Good. The carbon material has a (002) plane spacing (d002) of 0.340 nm or less measured by an X-ray diffraction method, among which graphite having a true density of 1.70 g / cm 3 or more, or A highly crystalline carbon material having close properties is preferred.
((F) Carbon material whose d value of the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction exceeds 0.340 nm)
As the carbon material in which the d value of the lattice plane (002 plane) in the negative electrode active material (F) X-ray diffraction exceeds 0.340 nm, amorphous carbon can be mentioned. Is a carbon material whose stacking order hardly changes. Examples thereof include non-graphitizable carbon (hard carbon), mesocarbon microbeads (MCMB) baked at 1500 ° C. or less, and mesopause bitch carbon fibers (MCF). A typical example is Carbotron (registered trademark) P manufactured by Kureha Co., Ltd.
((G) One or more metal oxides selected from Si, Sn, and Al)
Negative electrode active material (G) One or more metal oxides selected from Si, Sn, and Al can be doped / dedoped with lithium ions, such as silicon oxide and tin oxide. It is done.
Examples include SiO x having a structure in which ultrafine particles of Si are dispersed in SiO 2 . When this material is used as the negative electrode active material, since Si that reacts with Li is ultrafine particles, the charge and discharge are performed smoothly, while the SiO x particles having the above structure itself have a small surface area, so that the negative electrode active material layer The coating properties and the adhesion of the negative electrode mixture layer to the current collector when the composition (paste) is used to form the film are also good.
Since SiO x has a large volume change due to charge / discharge, high capacity and good charge / discharge cycle characteristics can be obtained by using SiO x and graphite of the negative electrode active material (E) in a specific ratio in combination with the negative electrode active material. And both.
((H) one or more metals selected from Si, Sn, Al, alloys containing these metals, or alloys of these metals or alloys and lithium)
Negative electrode active material (H) One or more metals selected from Si, Sn, Al, alloys containing these metals, or alloys of these metals or alloys and lithium include, for example, metals such as silicon, tin, and aluminum, silicon An alloy, a tin alloy, an aluminum alloy, etc. are mentioned, The material which these metals and alloys alloyed with lithium with charging / discharging can also be used.
Specific examples of these are, for example, simple metals such as silicon (Si) and tin (Sn) described in WO 2004/100343 and JP-A-2008-016424 (for example, in powder form). , The metal alloy, a compound containing the metal, an alloy containing tin (Sn) and cobalt (Co) in the metal, and the like. When the metal is used for an electrode, a high charge capacity can be expressed, and the volume expansion / contraction associated with charge / discharge is relatively small, which is preferable. Moreover, when these metals are used for the negative electrode of a lithium ion secondary battery, they are known to exhibit a high charge capacity because they are alloyed with Li during charging, which is also preferable in this respect.
Further, for example, a negative electrode active material formed of silicon micro pillars with a submicron diameter, a negative electrode active material composed of fibers made of silicon, and the like described in publications such as WO 2004/042851 and WO 2007/083155 are used. May be.
((I) lithium titanium oxide)
Examples of the negative electrode active material (I) lithium titanium oxide include lithium titanate having a spinel structure and lithium titanate having a ramsdellite structure.
Examples of lithium titanate having a spinel structure include Li 4 + α Ti 5 O 12 (α varies within a range of 0 ≦ α ≦ 3 due to a charge / discharge reaction). Examples of lithium titanate having a ramsdellite structure include Li 2 + β Ti 3 O 7 (β varies within a range of 0 ≦ β ≦ 3 due to charge / discharge reaction). These negative electrode active materials can be prepared according to the production methods described in, for example, JP-A No. 2007-018883 and JP-A No. 2009-176752.
For example, in the case of a sodium ion secondary battery in which the cation in the non-aqueous electrolyte is mainly sodium, hard carbon, oxides such as TiO 2 , V 2 O 5 , and MoO 3 are used as the negative electrode active material. For example, in the case of a sodium ion secondary battery in which the cation in the non-aqueous electrolyte is mainly sodium, a sodium-containing transition metal composite oxide such as NaFeO 2 , NaCrO 2 , NaNiO 2 , NaMnO 2 , NaCoO 2 as the positive electrode active material, Those containing transition metals such as Fe, Cr, Ni, Mn, Co, etc., of these sodium-containing transition metal composite oxides, some of the transition metals of these sodium-containing transition metal composite oxides other than other transition metals Substituted by metals, transition metal phosphate compounds such as Na 2 FeP 2 O 7 , NaCo 3 (PO 4 ) 2 P 2 O 7 , sulfides such as TiS 2 and FeS 2 , polyacetylene, polypara Conductive polymers such as phenylene, polyaniline, and polypyrrole, activated carbon, polymers that generate radicals, and carbon materials are used.
[Negative electrode current collector]
(C) The negative electrode has a negative electrode current collector. As the negative electrode current collector, for example, copper, aluminum, stainless steel, nickel, titanium, or an alloy thereof can be used.
[Negative electrode active material layer]
(C) In the negative electrode, for example, a negative electrode active material layer is formed on at least one surface of the negative electrode current collector. A negative electrode active material layer is comprised by the above-mentioned negative electrode active material, a binder, and a electrically conductive agent as needed, for example.
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or styrene butadiene rubber (SBR) resin.
As the conductive agent, for example, a carbon material such as acetylene black, ketjen black, carbon fiber, or graphite (granular graphite or flake graphite) can be used.
[Production method of electrode ((b) positive electrode and (c) negative electrode)]
The electrode is obtained, for example, by dispersing and kneading an active material, a binder, and, if necessary, a conductive agent in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or water at a predetermined blending amount. The paste can be applied to a current collector and dried to form an active material layer. The obtained electrode is preferably compressed by a method such as a roll press to adjust the electrode to an appropriate density.
[(D) Separator]
The non-aqueous electrolyte battery includes (d) a separator. (A) As a separator for preventing the contact between the positive electrode and the (c) negative electrode, a nonwoven fabric or a porous sheet made of polyolefin such as polypropylene or polyethylene, cellulose, paper, glass fiber or the like is used. These films are preferably microporous so that the electrolyte can penetrate and ions can easily pass therethrough.
Examples of the polyolefin separator include a membrane that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass therethrough, such as a microporous polymer film such as a porous polyolefin film. As a specific example of the porous polyolefin film, for example, a porous polyethylene film alone or a porous polyethylene film and a porous polypropylene film may be overlapped and used as a multilayer film. Moreover, the composite film etc. of the porous polyethylene film and the polypropylene film are mentioned.
[Exterior body]
In configuring the nonaqueous electrolyte battery, as the exterior body of the nonaqueous electrolyte battery, for example, a metal can such as a coin type, a cylindrical shape, and a square shape, or a laminate exterior body can be used. Examples of the metal can material include nickel-plated steel plates, stainless steel plates, nickel-plated stainless steel plates, aluminum or alloys thereof, nickel, and titanium.
As the laminate outer package, for example, an aluminum laminate film, a SUS laminate film, a laminate film made of silica-coated polypropylene, polyethylene, or the like can be used.
The configuration of the non-aqueous electrolyte battery according to the present embodiment is not particularly limited. For example, an electrode element in which a positive electrode and a negative electrode are arranged to face each other and a non-aqueous electrolyte are included in an exterior body. It can be set as a structure. The shape of the non-aqueous electrolyte battery is not particularly limited, but an electrochemical device having a shape such as a coin shape, a cylindrical shape, a square shape, or an aluminum laminate sheet type is assembled from the above elements.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はかかる実施例により限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by this Example.

[実施例1−1]
非水電解液の調製条件を表1に、該電解液を用いた電池の評価結果を表2に示す。なお、表2中の電池の−30℃内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、電解液No.A−35を用いて作製したラミネートセルの充放電サイクル試験後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Example 1-1]
Table 1 shows the preparation conditions of the non-aqueous electrolyte, and Table 2 shows the evaluation results of the battery using the electrolyte. In addition, each value of -30 degreeC internal resistance characteristic and gas generation amount of the battery of Table 2 is electrolyte solution No .. It is a relative value when the internal resistance after the charging / discharging cycle test of the laminate cell produced using A-35 and the gas generation amount accompanying the cycle test are set to 100, respectively.

非水溶媒としてエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートの体積比3:3:4の混合溶媒を用い、該溶媒中に溶質としてLiPF6を1.0mol/Lの濃度となるように、上記イミドアニオンを有する塩として化合物No.1のリチウム塩(電解液中に溶解させる前の原料としての当該イミドアニオンを有する塩中のCl含有量は50質量ppm)を非水溶媒と溶質とイミドアニオンを有する塩の総量に対して1.0質量%の濃度となるように溶解し、非水電解液電池用電解液No.A−1を調製した。上記の調製は、液温を20〜30℃の範囲に維持しながら行った。なお、電解液中の、一般式[2]〜[5]で示される化合物の総量の濃度は5質量ppm未満であり、遊離酸濃度は45質量ppmであった。A mixed solvent of ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate in a volume ratio of 3: 3: 4 was used as the non-aqueous solvent, and the imide was added so that LiPF 6 had a concentration of 1.0 mol / L as a solute in the solvent. As a salt having an anion, Compound No. 1 lithium salt (the Cl content in the salt having the imide anion as a raw material before being dissolved in the electrolyte is 50 ppm by mass) is 1 to the total amount of the salt having a nonaqueous solvent, a solute, and an imide anion. The non-aqueous electrolyte battery electrolyte No. 1 was dissolved to a concentration of 0% by mass. A-1 was prepared. Said preparation was performed maintaining the liquid temperature in the range of 20-30 degreeC. In addition, the density | concentration of the total amount of the compound shown by General formula [2]-[5] in electrolyte solution was less than 5 mass ppm, and the free acid density | concentration was 45 mass ppm.

上記電解液を用いてLiNi1/3Co1/3Mn1/32を正極材料、黒鉛を負極材料としてセルを作製し、実際に電池のサイクル特性、内部抵抗特性を評価した。試験用セルは以下のように作製した。Using the above electrolytic solution, a cell was produced using LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 as a positive electrode material and graphite as a negative electrode material, and the cycle characteristics and internal resistance characteristics of the battery were actually evaluated. The test cell was produced as follows.

LiNi1/3Co1/3Mn1/32粉末90質量%にバインダーとして5質量%のポリフッ化ビニリデン(以下「PVDF」と記載する)、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、 更にN−メチルピロリドンを添加し、ペースト状にした。このペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより、試験用正極体とした。
また、黒鉛粉末90質量%に、バインダーとして10質量%のPVDFを混合し、 更にN−メチルピロリドンを添加し、スラリー状にした。このスラリーを銅箔上に塗布して、120℃で12時間乾燥させることにより、試験用負極体とした。
そして、ポリエチレン製セパレータに電解液を浸み込ませてアルミラミネート外装の50mAhセルを組み立てた。
Mixing 90% by mass of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 powder with 5% by mass of 5% by mass of polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as “PVDF”) as a binder and 5% by mass of acetylene black as a conductive material, Further, N-methylpyrrolidone was added to make a paste. The paste was applied on an aluminum foil and dried to obtain a test positive electrode body.
Further, 90% by mass of graphite powder was mixed with 10% by mass of PVDF as a binder, and N-methylpyrrolidone was further added to form a slurry. This slurry was applied on a copper foil and dried at 120 ° C. for 12 hours to obtain a test negative electrode body.
Then, an electrolytic solution was immersed in a polyethylene separator to assemble a 50 mAh cell with an aluminum laminate exterior.

[内部抵抗特性(−30℃)評価]
上記のセルを用いて、70℃の環境温度での充放電試験を実施した。充電、放電ともに電流密度3.5mA/cm2で行い、充電は、4.3Vに達した後、1時間4.3Vを維持、放電は、3.0Vまで行い、充放電サイクルを繰り返した。そして、300サイクル後のセルを25℃の環境温度で、電流密度0.35mA/cm2で4.3Vまで充電した後に、−30℃の環境温度で電池の内部抵抗を測定した。
[Evaluation of internal resistance characteristics (-30 ° C)]
A charge / discharge test at an environmental temperature of 70 ° C. was performed using the above cell. Both charging and discharging were performed at a current density of 3.5 mA / cm 2. After charging reached 4.3 V, 4.3 V was maintained for 1 hour, and discharging was performed up to 3.0 V, and the charge / discharge cycle was repeated. The cell after 300 cycles was charged to 4.3 V at an ambient temperature of 25 ° C. and a current density of 0.35 mA / cm 2 , and then the internal resistance of the battery was measured at an ambient temperature of −30 ° C.

[ガス発生量評価]
上記の70℃でのサイクル試験の前後において、シリコンオイルを用いた浮力法によりセルの容積の増大量を見積もることで、ガス発生量を評価した。
[Gas generation evaluation]
Before and after the cycle test at 70 ° C., the amount of gas generation was evaluated by estimating the amount of increase in the cell volume by the buoyancy method using silicon oil.

Figure 2017111143
*電解液No.A-44、A-45 は質量%
Figure 2017111143
* Electrolyte Nos. A-44 and A-45 are mass%

[実施例1−2〜1−34]
表1に示す非水電解液の調製条件に従う以外は実施例1−1と同様の手順で非水電解液No.A−2〜A−34を調製し、同様に評価した。該電解液を用いた電池の評価結果を表2に示す。なお、実施例で用いたイミドアニオンを有する塩中のCl含有量は、すべて200質量ppm以下であった。また、実施例で用いた電解液中の遊離酸濃度は、すべて100質量ppm以下であった。なお、表2中の電池の−30℃内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、電解液No.A−35を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Examples 1-2 to 1-34]
The nonaqueous electrolyte solution No. 1 was prepared in the same procedure as in Example 1-1 except that the preparation conditions for the nonaqueous electrolyte solution shown in Table 1 were followed. A-2 to A-34 were prepared and evaluated in the same manner. Table 2 shows the evaluation results of the battery using the electrolytic solution. In addition, Cl content in the salt which has the imide anion used in the Example was 200 mass ppm or less altogether. Moreover, all the free acid concentrations in the electrolyte solution used in the examples were 100 mass ppm or less. In addition, each value of -30 degreeC internal resistance characteristic and gas generation amount of the battery of Table 2 is electrolyte solution No .. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using A-35 and the gas generation amount accompanying the cycle test are set to 100, respectively.

[比較例1−1〜1−3、参考例1−1、1−2]
表1に示す非水電解液の調製条件に従う以外は実施例1−1と同様の手順で非水電解液No.A−35〜A−37、A−44、及びA−45を調製し、同様に評価した。なお、比較例1−1〜1−3は、それぞれ、イミドアニオンを有する塩を含有しないか、溶質を含有しない電解液に関する実験例である。参考例1−1は一般式[2]で示される化合物を含有する電解液、また、参考例1−2は一般式[5]で示される化合物を含有する電解液に関する実験例である。該電解液を用いた電池の評価結果を表2に示す。なお、表2中の電池の−30℃内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、電解液No.A−35を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Comparative Examples 1-1 to 1-3, Reference Examples 1-1 and 1-2]
The nonaqueous electrolyte solution No. 1 was prepared in the same procedure as in Example 1-1 except that the preparation conditions for the nonaqueous electrolyte solution shown in Table 1 were followed. A-35 to A-37, A-44, and A-45 were prepared and evaluated in the same manner. In addition, Comparative Examples 1-1 to 1-3 are experimental examples relating to an electrolytic solution that does not contain a salt having an imide anion or does not contain a solute, respectively. Reference Example 1-1 is an experimental example relating to an electrolytic solution containing a compound represented by the general formula [2], and Reference Example 1-2 is an experimental example relating to an electrolytic solution containing a compound represented by the general formula [5]. Table 2 shows the evaluation results of the battery using the electrolytic solution. In addition, each value of -30 degreeC internal resistance characteristic and gas generation amount of the battery of Table 2 is electrolyte solution No .. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using A-35 and the gas generation amount accompanying the cycle test are set to 100, respectively.

Figure 2017111143
(*比較例1−1の値を100とした場合の相対値)
Figure 2017111143
(* Relative value when the value of Comparative Example 1-1 is 100)

[比較例1−4、1−5]
表1に示す非水電解液の調製条件に従う以外は実施例1−1と同様の手順で非水電解液No.A−38及びA−39を調製し、同様に評価した。なお、比較例1−4、1−5は、イミドアニオンを有する塩として、それぞれ、下記の化合物No.19、No.20のリチウム塩を用いた電解液に関する実験例である。なお、比較例1−4、1−5で用いたイミドアニオンを有する塩中のCl含有量は、それぞれ、90質量ppm、20質量ppmであった。また、比較例1−4、1−5で用いた電解液中の遊離酸濃度は、それぞれ、42質量ppm、40質量ppmであった。該電解液を用いた電池の評価結果を表3に示す。なお、表3中の電池の−30℃内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、電解液No.A−35(比較例1−1)を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Comparative Examples 1-4, 1-5]
The nonaqueous electrolyte solution No. 1 was prepared in the same procedure as in Example 1-1 except that the preparation conditions for the nonaqueous electrolyte solution shown in Table 1 were followed. A-38 and A-39 were prepared and evaluated similarly. In addition, Comparative Example 1-4 and 1-5 are respectively the following compound No. as a salt which has an imide anion. 19, no. It is an experiment example regarding the electrolyte solution using 20 lithium salts. In addition, Cl content in the salt which has the imide anion used by Comparative Examples 1-4 and 1-5 was 90 mass ppm and 20 mass ppm, respectively. Moreover, the free acid concentration in the electrolyte solution used in Comparative Examples 1-4 and 1-5 was 42 mass ppm and 40 mass ppm, respectively. Table 3 shows the evaluation results of the battery using the electrolytic solution. In addition, each value of -30 degreeC internal resistance characteristic and gas generation amount of the battery of Table 3 is electrolyte solution No .. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using A-35 (Comparative Example 1-1) and the gas generation amount accompanying the cycle test are 100 respectively.


化合物No.19 化合物No.20

Figure 2017111143

Compound No. 19 Compound No. 20
Figure 2017111143

Figure 2017111143
(*比較例1−1の値を100とした場合の相対値)
Figure 2017111143
(* Relative value when the value of Comparative Example 1-1 is 100)

[比較例1−6]
表1に示す非水電解液の調製条件に従う以外は実施例1−1と同様の手順で非水電解液No.A−40を調製し、同様に評価した。なお、比較例1−6は、イミドアニオンを有する塩として下記の化合物No.21のリチウム塩を用いた電解液に関する実験例である。なお、比較例1−6で用いたイミドアニオンを有する塩中のCl含有量は、5質量ppmであった。また、比較例1−6で用いた電解液中の遊離酸濃度は、37質量ppmであった。該電解液を用いた電池の評価結果を表4に示す。なお、表4中の電池の−30℃内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、電解液No.A−35(比較例1−1)を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Comparative Example 1-6]
The nonaqueous electrolyte solution No. 1 was prepared in the same procedure as in Example 1-1 except that the preparation conditions for the nonaqueous electrolyte solution shown in Table 1 were followed. A-40 was prepared and evaluated similarly. In addition, Comparative Example 1-6 is the following compound No. 1 as a salt having an imide anion. It is an experiment example regarding the electrolyte solution using the lithium salt of 21. In addition, Cl content in the salt which has the imide anion used by Comparative Example 1-6 was 5 mass ppm. Moreover, the free acid concentration in the electrolyte solution used in Comparative Example 1-6 was 37 mass ppm. Table 4 shows the evaluation results of the battery using the electrolytic solution. The values of −30 ° C. internal resistance characteristics and gas generation amount of the batteries in Table 4 are the electrolyte No. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using A-35 (Comparative Example 1-1) and the gas generation amount accompanying the cycle test are 100 respectively.

化合物No.21

Figure 2017111143
Compound No. 21
Figure 2017111143

Figure 2017111143
(*比較例1−1の値を100とした場合の相対値)
Figure 2017111143
(* Relative value when the value of Comparative Example 1-1 is 100)

[比較例1−7]
表1に示す非水電解液の調製条件に従う以外は実施例1−1と同様の手順で非水電解液No.A−41を調製し、同様に評価した。なお、比較例1−7は、イミドアニオンを有する塩として下記の化合物No.22のリチウム塩を用いた電解液に関する実験例である。なお、比較例1−7で用いたイミドアニオンを有する塩中のCl含有量は、60質量ppmであった。また、比較例1−7で用いた電解液中の遊離酸濃度は、46質量ppmであった。該電解液を用いた電池の評価結果を表5に示す。なお、表5中の電池の−30℃内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、電解液No.A−35(比較例1−1)を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Comparative Example 1-7]
The nonaqueous electrolyte solution No. 1 was prepared in the same procedure as in Example 1-1 except that the preparation conditions for the nonaqueous electrolyte solution shown in Table 1 were followed. A-41 was prepared and evaluated similarly. In addition, Comparative Example 1-7 is the following compound No. 1 as a salt having an imide anion. It is an experiment example regarding the electrolyte solution using 22 lithium salts. In addition, Cl content in the salt which has the imide anion used by Comparative Example 1-7 was 60 mass ppm. Moreover, the free acid concentration in the electrolytic solution used in Comparative Example 1-7 was 46 mass ppm. Table 5 shows the evaluation results of the battery using the electrolytic solution. The values of −30 ° C. internal resistance characteristics and gas generation amount of the batteries in Table 5 are the electrolyte solution No. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using A-35 (Comparative Example 1-1) and the gas generation amount accompanying the cycle test are 100 respectively.

化合物No.22

Figure 2017111143
Compound No. 22
Figure 2017111143

Figure 2017111143
(*比較例1−1の値を100とした場合の相対値)
Figure 2017111143
(* Relative value when the value of Comparative Example 1-1 is 100)

[比較例1−8]
表1に示す非水電解液の調製条件に従う以外は実施例1−1と同様の手順で非水電解液No.A−42を調製し、同様に評価した。なお、比較例1−8は、イミドアニオンを有する塩として下記の化合物No.23のリチウム塩を用いた電解液に関する実験例である。なお、比較例1−8で用いたイミドアニオンを有する塩中のCl含有量は、110質量ppmであった。また、比較例1−8で用いた電解液中の遊離酸濃度は、36質量ppmであった。該電解液を用いた電池の評価結果を表6に示す。なお、表6中の電池の−30℃内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、電解液No.A−35(比較例1−1)を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Comparative Example 1-8]
The nonaqueous electrolyte solution No. 1 was prepared in the same procedure as in Example 1-1 except that the preparation conditions for the nonaqueous electrolyte solution shown in Table 1 were followed. A-42 was prepared and evaluated similarly. In addition, Comparative Example 1-8 is the following compound No. 1 as a salt having an imide anion. It is an experiment example regarding the electrolyte solution using 23 lithium salt. In addition, Cl content in the salt which has the imide anion used in Comparative Example 1-8 was 110 mass ppm. Moreover, the free acid concentration in the electrolytic solution used in Comparative Example 1-8 was 36 mass ppm. Table 6 shows the evaluation results of the battery using the electrolytic solution. In addition, each value of -30 degreeC internal resistance characteristic and gas generation amount of the battery of Table 6 is electrolyte solution No. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using A-35 (Comparative Example 1-1) and the gas generation amount accompanying the cycle test are 100 respectively.

化合物No.23

Figure 2017111143
Compound No. 23
Figure 2017111143

Figure 2017111143
(*比較例1−1の値を100とした場合の相対値)
Figure 2017111143
(* Relative value when the value of Comparative Example 1-1 is 100)

[比較例1−9]
表1に示す非水電解液の調製条件に従う以外は実施例1−1と同様の手順で非水電解液No.A−43を調製し、同様に評価した。なお、比較例1−9は、イミドアニオンを有する塩として下記の化合物No.24のリチウム塩を用いた電解液に関する実験例である。なお、比較例1−9で用いたイミドアニオンを有する塩中のCl含有量は、20質量ppmであった。また、比較例1−9で用いた電解液中の遊離酸濃度は、39質量ppmであった。該電解液を用いた電池の評価結果を表7に示す。なお、表7中の電池の−30℃内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、電解液No.A−35(比較例1−1)を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Comparative Example 1-9]
The nonaqueous electrolyte solution No. 1 was prepared in the same procedure as in Example 1-1 except that the preparation conditions for the nonaqueous electrolyte solution shown in Table 1 were followed. A-43 was prepared and evaluated similarly. In addition, Comparative Example 1-9 is the following compound No. 1 as a salt having an imide anion. It is an experiment example regarding the electrolyte solution using 24 lithium salts. In addition, Cl content in the salt which has the imide anion used by Comparative Example 1-9 was 20 mass ppm. Moreover, the free acid concentration in the electrolytic solution used in Comparative Example 1-9 was 39 mass ppm. Table 7 shows the evaluation results of the battery using the electrolytic solution. The values of −30 ° C. internal resistance characteristics and gas generation amounts of the batteries in Table 7 are the electrolyte solution No. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using A-35 (Comparative Example 1-1) and the gas generation amount accompanying the cycle test are 100 respectively.

Figure 2017111143
Figure 2017111143

Figure 2017111143
(*比較例1−1の値を100とした場合の相対値)
Figure 2017111143
(* Relative value when the value of Comparative Example 1-1 is 100)

表2の結果を比較すると、ヘキサフルオロリン酸塩及び/又はテトラフルオロホウ酸塩を含有し、上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩を含有する場合において、良好な内部抵抗特性を示し、 更にサイクル後のガス発生量が抑制されている。本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない場合(比較例1−1、1−2)、本発明のイミドアニオンを有する塩のみでヘキサフルオロリン酸塩及び/又はテトラフルオロホウ酸塩を含まない場合(比較例1−3)、では、内部抵抗が比較的高く、ガス発生量も比較的多い。それに対して、本発明のイミドアニオンを有する塩とヘキサフルオロリン酸塩及び/又はテトラフルオロホウ酸塩を共に含有した場合では、良好な内部抵抗特性及びガス発生量抑制効果を示した。   When the results in Table 2 are compared, the internal resistance characteristics are good when hexafluorophosphate and / or tetrafluoroborate is contained and a salt having an imide anion represented by the above general formula [1] is contained. Further, the gas generation amount after the cycle is suppressed. When the salt having the imide anion of the present invention is not included (Comparative Examples 1-1 and 1-2), only the salt having the imide anion of the present invention is not included, and no hexafluorophosphate and / or tetrafluoroborate is included. In the case (Comparative Example 1-3), the internal resistance is relatively high and the amount of gas generated is also relatively large. On the other hand, when both the salt having the imide anion of the present invention and the hexafluorophosphate and / or tetrafluoroborate were contained, good internal resistance characteristics and a gas generation amount suppressing effect were exhibited.

また、表3〜表7の結果から、同様の置換基を有するイミドアニオンを有する塩を比較すると、リン原子のみもしくは硫黄原子のみを含有するイミドアニオンを有する塩を用いた場合(比較例1−4〜1−7、1−9)、P−F結合、S−F結合を共に含まないイミドアニオンを有する塩を用いた場合(比較例1−6、1−8、1−9)では、内部抵抗が比較的高く、ガス発生量も比較的多い。それに対して、本発明のイミドアニオンを有する塩を含有した場合では、良好な内部抵抗特性及びガス発生量抑制効果を示した。   Further, from the results of Tables 3 to 7, when comparing salts having an imide anion having the same substituent, a salt having an imide anion containing only a phosphorus atom or only a sulfur atom was used (Comparative Example 1- 4-1-7, 1-9), when a salt having an imide anion that does not contain both a PF bond and an SF bond (Comparative Examples 1-6, 1-8, 1-9), The internal resistance is relatively high and the amount of gas generated is also relatively large. On the other hand, when the salt having an imide anion of the present invention was contained, good internal resistance characteristics and a gas generation amount suppressing effect were shown.

[実施例2−1〜2−47、比較例2−1〜2−30]<その他溶質、添加剤を添加した場合の実験例1>
表8に示す非水電解液の調製条件に従う以外は実施例1−1と同様の手順で非水電解液No.B−1〜B−77を調製し、同様に評価した。なお、各電解液は、溶質としてLiPF6を1.0mol/L含有し、電解液中の、一般式[2]〜[5]で示される化合物の総量の濃度は5質量ppm未満である。また、実施例で用いた電解液中の遊離酸濃度は、すべて120質量ppm以下であった。
該電解液を用いた電池の評価結果を表9に示す。なお、表9中の電池の−30℃内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない電解液を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Examples 2-1 to 2-47, Comparative Examples 2-1 to 2-30] <Experimental example 1 when other solutes and additives are added>
A non-aqueous electrolyte No. 1 was prepared in the same procedure as in Example 1-1 except that the non-aqueous electrolyte preparation conditions shown in Table 8 were followed. B-1 to B-77 were prepared and evaluated in the same manner. Each electrolytic solution contains 1.0 mol / L of LiPF 6 as a solute, and the concentration of the total amount of the compounds represented by the general formulas [2] to [5] in the electrolytic solution is less than 5 ppm by mass. Moreover, all the free acid concentrations in the electrolyte solution used in the examples were 120 mass ppm or less.
Table 9 shows the evaluation results of the battery using the electrolytic solution. In addition, the respective values of the −30 ° C. internal resistance characteristics and the gas generation amount of the batteries in Table 9 are the internal resistance after the cycle of the laminate cell produced using the electrolyte solution containing no salt having the imide anion of the present invention. , And relative values when the amount of gas generated in the cycle test is 100, respectively.

Figure 2017111143

Figure 2017111143
Figure 2017111143

Figure 2017111143

Figure 2017111143
Figure 2017111143

Figure 2017111143
Figure 2017111143

*実施例2−1〜2−6、比較例2−1、2−2では、比較例2−1の値を100とした場合の相対値
実施例2−7、2−8、比較例2−3では、比較例2−3の値を100とした場合の相対値
実施例2−9〜2−10、比較例2−4では、比較例2−4の値を100とした場合の相対値
実施例2−11〜2−12、比較例2−5では、比較例2−5の値を100とした場合の相対値
実施例2−13〜2−14、比較例2−6では、比較例2−6の値を100とした場合の相対値
実施例2−15〜2−16、比較例2−7、2−8では、比較例2−8の値を100とした場合の相対値
実施例2−17〜2−18、比較例2−9では、比較例2−9の値を100とした場合の相対値
実施例2−19〜2−20、比較例2−10では、比較例2−10の値を100とした場合の相対値
実施例2−21〜2−22、比較例2−11では、比較例2−11の値を100とした場合の相対値
実施例2−23〜2−24、比較例2−12では、比較例2−12の値を100とした場合の相対値
実施例2−25〜2−26、比較例2−13では、比較例2−13の値を100とした場合の相対値
実施例2−27〜2−28、比較例2−14では、比較例2−14の値を100とした場合の相対値
実施例2−29〜2−30、比較例2−15、2−16では、比較例2−16の値を100とした場合の相対値
実施例2−31〜2−32、比較例2−17では、比較例2−17の値を100とした場合の相対値
実施例2−33〜2−34、比較例2−18では、比較例2−18の値を100とした場合の相対値
実施例2−35〜2−36、比較例2−19では、比較例2−19の値を100とした場合の相対値
実施例2−37、比較例2−20では、比較例2−20の値を100とした場合の相対値
実施例2−38、比較例2−21では、比較例2−21の値を100とした場合の相対値
実施例2−39、比較例2−22では、比較例2−22の値を100とした場合の相対値
実施例2−40、比較例2−23では、比較例2−23の値を100とした場合の相対値
実施例2−41、比較例2−24では、比較例2−24の値を100とした場合の相対値
実施例2−42、比較例2−25では、比較例2−25の値を100とした場合の相対値
実施例2−43、比較例2−26では、比較例2−26の値を100とした場合の相対値
実施例2−44、比較例2−27では、比較例2−27の値を100とした場合の相対値
実施例2−45、比較例2−28では、比較例2−28の値を100とした場合の相対値
実施例2−46、比較例2−29では、比較例2−29の値を100とした場合の相対値
実施例2−47、比較例2−30では、比較例2−30の値を100とした場合の相対値
* In Examples 2-1 to 2-6 and Comparative Examples 2-1 and 2-2, relative values when the value of Comparative Example 2-1 was set to 100 Examples 2-7 and 2-8, Comparative Example 2 -3, relative values when the value of Comparative Example 2-3 is 100, and Examples 2-9 to 2-10, and Comparative Example 2-4 is relative when the value of Comparative Example 2-4 is 100 In Examples 2-11 to 2-12 and Comparative Example 2-5, relative values in Examples 2-13 to 2-14 and Comparative Example 2-6 when the value of Comparative Example 2-5 was set to 100, Relative value when the value of Comparative Example 2-6 is set to 100 In Examples 2-15 to 2-16 and Comparative Examples 2-7 and 2-8, the relative value when the value of Comparative Example 2-8 is set to 100 In Examples 2-17 to 2-18 and Comparative Example 2-9, relative values in Examples 2-19 to 2-20 and Comparative Example 2-10 when the value of Comparative Example 2-9 was set to 100, Comparative Example 2- Relative values when the value of 0 is set to 100 Relative values of Examples 2-21 to 2-22 and Comparative Example 2-11 When the value of Comparative Example 2-11 is set to 100, Examples 2-23 to 2 −24, in Comparative Example 2-12, the relative value when the value of Comparative Example 2-12 was set to 100 Example 2-25 to 2-26, and in Comparative Example 2-13, the value of Comparative Example 2-13 was Relative values in Examples 2-27 to 2-28 and Comparative Example 2-14 with 100, relative values in Examples 2-29 to 2-30 with Comparative Example 2-14 as 100, and comparison In Examples 2-15 and 2-16, relative values when the value of Comparative Example 2-16 is set to 100, Examples 2-31 to 2-32, and Comparative Example 2-17, the values of Comparative Example 2-17 are set. Relative value when set to 100 In Examples 2-33 to 2-34 and Comparative Example 2-18, the value of Comparative Example 2-18 was set to 100 In the relative values of Examples 2-35 to 2-36 and Comparative Example 2-19, the relative values of Example 2-37 and Comparative Example 2-20 in which the value of Comparative Example 2-19 is 100 are shown in Comparative Example 2. Relative value in Example 2-38 and Comparative Example 2-21 when the value of −20 is set to 100 In Comparative Example 2-21, the relative value of Example 2-39 and Comparative Example 2 in which the value of Comparative Example 2-21 is set to 100 22 is a relative value example 2-40 when the value of Comparative Example 2-22 is 100, and Comparative Example 2-23 is a relative value example 2 when the value of Comparative Example 2-23 is 100. 41, in Comparative Example 2-24, relative value when the value of Comparative Example 2-24 is 100, Example 2-42, and in Comparative Example 2-25, the value of Comparative Example 2-25 is 100 In the relative value example 2-43 and the comparative example 2-26, the relative value example 2- when the value of the comparative example 2-26 is set to 100 is used. 44, in Comparative Example 2-27, the relative value when the value of Comparative Example 2-27 is 100, Example 2-45, and in Comparative Example 2-28, the value of Comparative Example 2-28 is 100 In the relative value example 2-46 and the comparative example 2-29, the value of the comparative example 2-29 when the value of the comparative example 2-29 is 100. In the comparative example 2-30 and the comparative example 2-30, the value of the comparative example 2-30 Relative value when the value is 100

以上のように、LiPF6に加えて、 更にその他の溶質や添加剤を電解液に含有させたいずれの実施例においても、本発明の非水電解液電池用電解液を用いたラミネートセルの内部抵抗特性、ガス発生量は、それぞれの対応する比較例に比べて優れていることが確認された。したがって、本発明の非水電解液電池用電解液を用いることで、その他の溶質や添加剤の種類によらず、優れた内部抵抗特性、ガス発生量抑制効果を示す非水電解液電池を得られることが示された。As described above, in any of the examples in which other solutes and additives are added to the electrolyte solution in addition to LiPF 6 , the inside of the laminate cell using the electrolyte solution for a non-aqueous electrolyte battery of the present invention It was confirmed that the resistance characteristics and gas generation amount were superior to the corresponding comparative examples. Therefore, by using the non-aqueous electrolyte battery electrolyte of the present invention, a non-aqueous electrolyte battery exhibiting excellent internal resistance characteristics and gas generation amount suppression effect is obtained regardless of the type of other solutes and additives. It was shown that

[実施例3−1〜3−4、比較例3−1〜3−4]<負極体を変更した場合の実験例>
実施例1−1で用いた負極体と電解液を、表10に示すように変更した構成の電池を、実施例1−1と同様に評価した。なお、負極活物質がLi4Ti512である負極体は、Li4Ti512粉末90質量%に、バインダーとして5質量%のPVDF、導電剤としてアセチレンブラックを5質量%混合し、 更にN−メチルピロリドンを添加し、得られたペーストを銅箔上に塗布して、乾燥させることにより作製し、電池評価の際の充電終止電圧を2.7V、放電終止電圧を1.5Vとした。なお、実施例3−1〜3−4、及び比較例3−1〜3−4において、電池の内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない電解液を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Examples 3-1 to 3-4, Comparative examples 3-1 to 3-4] <Experimental examples when the negative electrode body is changed>
A battery having a configuration in which the negative electrode body and the electrolyte used in Example 1-1 were changed as shown in Table 10 was evaluated in the same manner as in Example 1-1. The negative electrode body in which the negative electrode active material is Li 4 Ti 5 O 12 is a mixture of 90% by mass of Li 4 Ti 5 O 12 powder, 5% by mass of PVDF as a binder, and 5% by mass of acetylene black as a conductive agent, Further, N-methylpyrrolidone was added, and the obtained paste was coated on a copper foil and dried to produce a charge end voltage of 2.7 V and a discharge end voltage of 1.5 V at the time of battery evaluation. did. In Examples 3-1 to 3-4 and Comparative Examples 3-1 to 3-4, the values of the internal resistance characteristics and gas generation amount of the battery do not include the salt having the imide anion of the present invention. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using the electrolytic solution and the gas generation amount accompanying the cycle test are set to 100, respectively.

[実施例4−1〜4−5、比較例4−1〜4−5]<負極体を変更した場合の実験例>
実施例1−1で用いた負極体と電解液を、表10に示すように変更した構成の電池を、実施例1−1と同様に評価した。なお、負極活物質が黒鉛(ケイ素含有)である負極体は、黒鉛粉末80質量%に、ケイ素粉末10質量%、バインダーとして10質量%のPVDFを混合し、 更にN−メチルピロリドンを添加し、得られたペーストを銅箔上に塗布して、乾燥させることにより作製し、電池評価の際の充電終止電圧と放電終止電圧は実施例1−1と同様とした。なお、実施例4−1〜4−5、及び比較例4−1〜4−5において、電池の内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない電解液を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Examples 4-1 to 4-5, Comparative Examples 4-1 to 4-5] <Experimental example when the negative electrode body is changed>
A battery having a configuration in which the negative electrode body and the electrolyte used in Example 1-1 were changed as shown in Table 10 was evaluated in the same manner as in Example 1-1. The negative electrode body in which the negative electrode active material is graphite (silicon-containing) is obtained by mixing 80% by mass of graphite powder with 10% by mass of silicon powder and 10% by mass of PVDF as a binder, and further adding N-methylpyrrolidone, The obtained paste was applied onto a copper foil and dried to prepare a charge end voltage and a discharge end voltage in the same manner as in Example 1-1. In Examples 4-1 to 4-5 and Comparative Examples 4-1 to 4-5, the values of the internal resistance characteristics and gas generation amount of the battery do not include the salt having the imide anion of the present invention. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using the electrolytic solution and the gas generation amount accompanying the cycle test are 100 respectively.

[実施例5−1〜5−4、比較例5−1〜5−4]<負極体を変更した場合の実験例>
実施例1−1で用いた負極体と電解液を、表10に示すように変更した構成の電池を、実施例1−1と同様に評価した。なお、負極活物質がハードカーボンである負極体は、ハードカーボン90質量%に、バインダーとして5質量%のPVDF、導電剤としてアセチレンブラックを5質量%混合し、 更にN−メチルピロリドンを添加し、得られたペーストを銅箔上に塗布して、乾燥させることにより作製し、電池評価の際の充電終止電圧を4.2V、放電終止電圧を2.2Vとした。なお、実施例5−1〜5−4、及び比較例5−1〜5−4において、電池の内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない電解液を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値であ
[Examples 5-1 to 5-4, Comparative Examples 5-1 to 5-4] <Experimental example when the negative electrode body is changed>
A battery having a configuration in which the negative electrode body and the electrolyte used in Example 1-1 were changed as shown in Table 10 was evaluated in the same manner as in Example 1-1. In addition, the negative electrode body in which the negative electrode active material is hard carbon is mixed with 90% by mass of hard carbon, 5% by mass of PVDF as a binder, and 5% by mass of acetylene black as a conductive agent, and further, N-methylpyrrolidone is added, The obtained paste was applied on a copper foil and dried to produce a charge end voltage of 4.2V and a discharge end voltage of 2.2V during battery evaluation. In Examples 5-1 to 5-4 and Comparative Examples 5-1 to 5-4, the values of the internal resistance characteristics and gas generation amount of the battery do not include the salt having the imide anion of the present invention. Relative values when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using the electrolyte and the amount of gas generated by the cycle test are set to 100, respectively.

Figure 2017111143
Figure 2017111143

*実施例3−1、3−2、比較例3−1、3−2では、比較例3−1の値を100とした場合の相対値
実施例3−3、3−4、比較例3−3、3−4では、比較例3−3の値を100とした場合の相対値
実施例4−1〜4−3、比較例4−1〜4−3では、比較例4−1の値を100とした場合の相対値
実施例4−4、4−5、比較例4−4、4−5では、比較例4−4の値を100とした場合の相対値
実施例5−1、5−2、比較例5−1、5−2では、比較例5−1の値を100とした場合の相対値
実施例5−3、5−4、比較例5−3、5−4では、比較例5−3の値を100とした場合の相対値
* In Examples 3-1 and 3-2 and Comparative Examples 3-1 and 3-2, relative values when the value of Comparative Example 3-1 is set to 100. Examples 3-3 and 3-4, Comparative Example 3 -3, 3-4, relative values when the value of Comparative Example 3-3 is 100, Examples 4-1 to 4-3, and Comparative Examples 4-1 to 4-3 are those of Comparative Example 4-1. Relative values when the value is 100 In Examples 4-4 and 4-5 and Comparative Examples 4-4 and 4-5, the relative value when the value of Comparative Example 4-4 is 100 Example 5-1 In 5-2 and Comparative Examples 5-1 and 5-2, relative values when the value of Comparative Example 5-1 is set to 100, Examples 5-3 and 5-4, Comparative Examples 5-3 and 5-4 Then, relative value when the value of Comparative Example 5-3 is 100

[実施例6−1〜6−4、比較例6−1〜6−4]<正極体を変更した場合の実験例>
実施例1−1で用いた正極体と電解液を、表11に示すように変更した構成の電池を、実施例1−1と同様に評価した。なお、正極活物質がLiCoO2である正極体は、LiCoO2粉末90質量%にバインダーとして5質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、 更にN−メチルピロリドンを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製した。電池評価の際の充電終止電圧を4.2V、放電終止電圧を3.0Vとした。なお、実施例6−1〜6−4、及び比較例6−1〜6−4において、電池の内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない電解液を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Examples 6-1 to 6-4, Comparative Examples 6-1 to 6-4] <Experimental example when the positive electrode body is changed>
A battery having a configuration in which the positive electrode body and the electrolyte used in Example 1-1 were changed as shown in Table 11 was evaluated in the same manner as in Example 1-1. In addition, the positive electrode body in which the positive electrode active material is LiCoO 2 is obtained by mixing 90% by mass of LiCoO 2 powder with 5% by mass of PVDF as a binder and 5% by mass of acetylene black as a conductive material, and further adding N-methylpyrrolidone, The obtained paste was applied on an aluminum foil and dried. The end-of-charge voltage during battery evaluation was 4.2 V, and the end-of-discharge voltage was 3.0 V. In Examples 6-1 to 6-4 and Comparative Examples 6-1 to 6-4, each value of the internal resistance characteristics and gas generation amount of the battery does not include the salt having the imide anion of the present invention. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using the electrolytic solution and the gas generation amount accompanying the cycle test are set to 100, respectively.

[実施例7−1〜7−4、比較例7−1〜7−4]<正極体を変更した場合の実験例>
実施例1−1で用いた正極体と電解液を、表11に示すように変更した構成の電池を、実施例1−1と同様に評価した。なお、正極活物質がLiNi0.8Co0.15Al0.052である正極体は、LiNi0.8Co0.15Al0.052粉末90質量%にバインダーとして5質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、 更にN−メチルピロリドンを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製した。電池評価の際の充電終止電圧を4.2V、放電終止電圧を3.0Vとした。なお、実施例7−1〜7−4、及び比較例7−1〜7−4において、電池の内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない電解液を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Examples 7-1 to 7-4, Comparative Examples 7-1 to 7-4] <Experimental example when the positive electrode body is changed>
A battery having a configuration in which the positive electrode body and the electrolyte used in Example 1-1 were changed as shown in Table 11 was evaluated in the same manner as in Example 1-1. The positive electrode body in which the positive electrode active material is LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 is 5% by mass of 90% by mass of LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 powder, 5% by mass of PVDF as a binder, and 5% by mass of acetylene black as a conductive material. The mixture was mixed, further N-methylpyrrolidone was added, and the resulting paste was applied on an aluminum foil and dried. The end-of-charge voltage during battery evaluation was 4.2 V, and the end-of-discharge voltage was 3.0 V. In Examples 7-1 to 7-4 and Comparative Examples 7-1 to 7-4, the values of the internal resistance characteristics and gas generation amount of the battery do not include the salt having the imide anion of the present invention. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using the electrolytic solution and the gas generation amount accompanying the cycle test are 100 respectively.

[実施例8−1〜8−4、比較例8−1〜8−4]<正極体を変更した場合の実験例>
実施例1−1で用いた正極体と電解液を、表11に示すように変更した構成の電池を、実施例1−1と同様に評価した。なお、正極活物質がLiMn24である正極体は、LiMn24粉末90質量%にバインダーとして5質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、 更にN−メチルピロリドンを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製した。電池評価の際の充電終止電圧を4.2V、放電終止電圧を3.0Vとした。なお、実施例8−1〜8−4、及び比較例8−1〜8−4において、電池の内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない電解液を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Examples 8-1 to 8-4, Comparative Examples 8-1 to 8-4] <Experimental example when the positive electrode body is changed>
A battery having a configuration in which the positive electrode body and the electrolyte used in Example 1-1 were changed as shown in Table 11 was evaluated in the same manner as in Example 1-1. The positive electrode body in which the positive electrode active material is LiMn 2 O 4 is obtained by mixing 90% by mass of LiMn 2 O 4 powder with 5% by mass of PVDF as a binder and 5% by mass of acetylene black as a conductive material, and further N-methylpyrrolidone. The paste obtained was applied onto an aluminum foil and dried. The end-of-charge voltage during battery evaluation was 4.2 V, and the end-of-discharge voltage was 3.0 V. In Examples 8-1 to 8-4 and Comparative Examples 8-1 to 8-4, the values of the internal resistance characteristics and gas generation amount of the battery do not include the salt having the imide anion of the present invention. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using the electrolytic solution and the gas generation amount accompanying the cycle test are set to 100, respectively.

[実施例9−1〜9−4、比較例9−1〜9−4]<正極体を変更した場合の実験例>
実施例1−1で用いた正極体と電解液を、表11に示すように変更した構成の電池を、実施例1−1と同様に評価した。なお、正極活物質がLiFePO4である正極体は、非晶質炭素で被覆されたLiFePO4粉末90質量%にバインダーとして5質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、 更にN−メチルピロリドンを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製した。電池評価の際の充電終止電圧を4.1V、放電終止電圧を2.5Vとした。なお、実施例9−1〜9−4、及び比較例9−1〜9−4において、電池の内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない電解液を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Examples 9-1 to 9-4, Comparative Examples 9-1 to 9-4] <Experimental example when the positive electrode body is changed>
A battery having a configuration in which the positive electrode body and the electrolyte used in Example 1-1 were changed as shown in Table 11 was evaluated in the same manner as in Example 1-1. The positive electrode body in which the positive electrode active material is LiFePO 4 is obtained by mixing 90% by mass of LiFePO 4 powder coated with amorphous carbon with 5% by mass of PVDF as a binder and 5% by mass of acetylene black as a conductive material. N-methylpyrrolidone was added, and the resulting paste was applied on an aluminum foil and dried. The end-of-charge voltage during battery evaluation was 4.1 V, and the end-of-discharge voltage was 2.5 V. In Examples 9-1 to 9-4 and Comparative Examples 9-1 to 9-4, the values of the internal resistance characteristics and gas generation amount of the battery do not include the salt having the imide anion of the present invention. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using the electrolytic solution and the gas generation amount accompanying the cycle test are set to 100, respectively.

Figure 2017111143
Figure 2017111143

*実施例6−1、6−2、比較例6−1、6−2では、比較例6−1の値を100とした場合の相対値
実施例6−3、6−4、比較例6−3、6−4では、比較例6−3の値を100とした場合の相対値
実施例7−1、7−2、比較例7−1、7−2では、比較例7−1の値を100とした場合の相対値
実施例7−3、7−4、比較例7−3、7−4では、比較例7−3の値を100とした場合の相対値
実施例8−1、8−2、比較例8−1、8−2では、比較例8−1の値を100とした場合の相対値
実施例8−3、8−4、比較例8−3、8−4では、比較例8−3の値を100とした場合の相対値
実施例9−1、9−2、比較例9−1、9−2では、比較例9−1の値を100とした場合の相対値
実施例9−3、9−4、比較例9−3、9−4では、比較例9−3の値を100とした場合の相対値
* In Examples 6-1 and 6-2 and Comparative Examples 6-1 and 6-2, relative values when the value of Comparative Example 6-1 is set to 100. Examples 6-3 and 6-4, Comparative Example 6 -3, 6-4, relative values when the value of Comparative Example 6-3 is 100, Examples 7-1 and 7-2, and Comparative Examples 7-1 and 7-2 are those of Comparative Example 7-1. Relative value when the value is 100 In Examples 7-3 and 7-4 and Comparative Examples 7-3 and 7-4, the relative value when the value of Comparative Example 7-3 is 100 Example 8-1 8-2 and Comparative Examples 8-1 and 8-2, relative values when the value of Comparative Example 8-1 is 100, Examples 8-3 and 8-4, Comparative Examples 8-3 and 8-4 Then, relative values when the value of Comparative Example 8-3 is set to 100 In Examples 9-1 and 9-2 and Comparative Examples 9-1 and 9-2, the value of Comparative Example 9-1 is set to 100 Relative values of Examples 9-3 and 9-4, Comparative Example 9-3 In 9-4, the relative value when the value of Comparative Example 9-3 as 100

上記のように、負極活物質として、Li4Ti512、黒鉛(ケイ素含有)、ハードカーボンを用いたいずれの実施例においても、本発明の非水電解液電池用電解液を用いたラミネートセルの内部抵抗特性、ガス発生量は、それぞれの対応する比較例に比べて優れていることが確認された。したがって、本発明の非水電解液電池用電解液を用いることで、負極活物質の種類によらず、優れた内部抵抗特性、ガス発生量抑制効果を示す非水電解液電池を得られることが示された。As described above, in any example using Li 4 Ti 5 O 12 , graphite (silicon-containing), and hard carbon as the negative electrode active material, the laminate using the non-aqueous electrolyte battery electrolyte of the present invention It was confirmed that the internal resistance characteristics and gas generation amount of the cell were superior to the corresponding comparative examples. Therefore, by using the non-aqueous electrolyte battery electrolyte of the present invention, it is possible to obtain a non-aqueous electrolyte battery exhibiting excellent internal resistance characteristics and a gas generation amount suppressing effect regardless of the type of the negative electrode active material. Indicated.

また、上記のように、正極活物質として、LiCoO2、LiNi0.8Co0.15Al0.052、LiMn24、LiFePO4を用いたいずれの実施例においても、本発明の非水電解液電池用電解液を用いたラミネートセルの内部抵抗特性、ガス発生量は、それぞれの対応する比較例に比べて優れていることが確認された。したがって、本発明の非水電解液電池用電解液を用いることで、正極活物質の種類によらず、優れた内部抵抗特性、ガス発生量抑制効果を示す非水電解液電池を得られることが示された。Further, as described above, in any example using LiCoO 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 as the positive electrode active material, the non-aqueous electrolyte battery of the present invention is used. It was confirmed that the internal resistance characteristics and gas generation amount of the laminate cell using the electrolytic solution were superior to the corresponding comparative examples. Therefore, by using the non-aqueous electrolyte battery electrolyte of the present invention, it is possible to obtain a non-aqueous electrolyte battery that exhibits excellent internal resistance characteristics and gas generation amount suppression effect regardless of the type of the positive electrode active material. Indicated.

[実施例10−1]
非水溶媒としてプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネートの体積比2:2:6の混合溶媒を用い、該溶媒中に、溶質としてNaPF6を1.0mol/Lの濃度となるように、上記イミドアニオンを有する塩として化合物No.1のナトリウム塩(電解液中に溶解させる前の原料としての当該イミドアニオンを有する塩中のCl含有量は10質量ppm)を非水溶媒と溶質とイミドアニオンを有する塩の総量に対して1.0質量%の濃度となるように溶解し、表12に示すように非水電解液電池用電解液を調製した。なお、電解液中の遊離酸濃度は12質量ppmであった。上記の調製は、液温を25℃に維持しながら行った。
[Example 10-1]
A mixed solvent of propylene carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 2: 2: 6 was used as the non-aqueous solvent, and the imide was added to the solvent so that NaPF 6 had a concentration of 1.0 mol / L as a solute. As a salt having an anion, Compound No. 1 sodium salt (Cl content in the salt having the imide anion as a raw material before being dissolved in the electrolytic solution is 10 ppm by mass) is 1 with respect to the total amount of the salt having a nonaqueous solvent, a solute, and an imide anion. The resulting solution was dissolved to a concentration of 0.0% by mass, and an electrolyte for a non-aqueous electrolyte battery was prepared as shown in Table 12. The free acid concentration in the electrolyte was 12 mass ppm. The above preparation was performed while maintaining the liquid temperature at 25 ° C.

この電解液を用いてNaFe0.5Co0.52を正極材料、ハードカーボンを負極材料とした以外は実施例1−1と同様にセルの作製を行い、実施例1−1と同様に電池の評価を実施した。なお、正極活物質がNaFe0.5Co0.52である正極体は、NaFe0.5Co0.52粉末90質量%にバインダーとして5質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、 更にN−メチルピロリドンを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製し電池評価の際の充電終止電圧を3.8V、放電終止電圧を1.5Vとした。評価結果を表13に示す。Using this electrolytic solution, a cell was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that NaFe 0.5 Co 0.5 O 2 was used as the positive electrode material and hard carbon was used as the negative electrode material, and the battery was evaluated in the same manner as in Example 1-1. Carried out. The positive electrode body in which the positive electrode active material is NaFe 0.5 Co 0.5 O 2 is a mixture of 90% by mass of NaFe 0.5 Co 0.5 O 2 powder and 5% by mass of PVDF as a binder and 5% by mass of acetylene black as a conductive material. N-methylpyrrolidone was added, and the obtained paste was applied on an aluminum foil and dried to prepare a final charge voltage of 3.8 V and a final discharge voltage of 1.5 V during battery evaluation. The evaluation results are shown in Table 13.

[実施例10−2〜10−18、比較例10−1〜10−9]
表12に示すように、溶質の種類と濃度及びイミドアニオンを有する塩の種類と濃度を変えたこと以外は実施例10−1と同様に非水電解液電池用電解液を調製し、セルを作製し、電池の評価を実施した。なお、実施例で用いた電解液中の遊離酸濃度は、すべて50質量ppm以下であった。評価結果を表13に示す。なお、実施例10−1〜10−18、及び比較例10−1〜10−9において、電池の内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない電解液を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Examples 10-2 to 10-18, Comparative Examples 10-1 to 10-9]
As shown in Table 12, a nonaqueous electrolyte battery electrolyte was prepared in the same manner as in Example 10-1, except that the type and concentration of the solute and the type and concentration of the salt having an imide anion were changed. The battery was fabricated and evaluated. In addition, all the free acid concentration in the electrolyte solution used in the Example was 50 mass ppm or less. The evaluation results are shown in Table 13. In Examples 10-1 to 10-18 and Comparative Examples 10-1 to 10-9, the values of the internal resistance characteristics and gas generation amount of the battery do not include the salt having the imide anion of the present invention. It is a relative value when the internal resistance after the cycle of the laminated cell produced using the electrolytic solution and the gas generation amount accompanying the cycle test are set to 100, respectively.

Figure 2017111143
Figure 2017111143

Figure 2017111143
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*実施例10−1〜10−6、比較例10−1〜10−3では、比較例10−1の値を100とした場合の相対値
実施例10−7〜10−12、比較例10−4、10−5では、比較例10−4の値を100とした場合の相対値
実施例10−13、10−14、比較例10−6では、比較例10−6の値を100とした場合の相対値
実施例10−15、10−16、比較例10−7では、比較例10−7の値を100とした場合の相対値
実施例10−17、10−18、比較例10−8、10−9では、比較例10−8の値を100とした場合の相対値
* In Examples 10-1 to 10-6 and Comparative Examples 10-1 to 10-3, relative values when the value of Comparative Example 10-1 is 100 Example 10-7 to 10-12, Comparative Example 10 -4, 10-5, relative values when the value of Comparative Example 10-4 is 100. In Examples 10-13, 10-14, and Comparative Example 10-6, the value of Comparative Example 10-6 is 100. Relative values in Examples 10-15, 10-16, and Comparative Example 10-7, relative values in Examples 10-17, 10-18, and Comparative Example 10 when the value of Comparative Example 10-7 is 100 -8, 10-9, relative value when the value of Comparative Example 10-8 is 100

表13の結果から、ナトリウムイオン電池においても、電解液に本発明のイミドアニオンを有する塩を添加した実施例は、該塩を添加していない比較例に対し、良好な内部抵抗特性およびガス発生量抑制効果を確認できた。 From the results of Table 13, also in the sodium ion battery, the example in which the salt having the imide anion of the present invention was added to the electrolytic solution had better internal resistance characteristics and gas generation than the comparative example in which the salt was not added. The amount suppression effect was confirmed.

本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない場合(比較例10−1、10−4、10−6、10−7、10−8)、リン原子のみもしくは硫黄原子のみを含有するイミドアニオンを有する塩を用いた場合(比較例10−2、10−3、10−5、10−9)では、内部抵抗が比較的高く、ガス発生量も比較的多い。それに対して、本発明のイミドアニオンを有する塩とヘキサフルオロリン酸塩を共に含有した場合では、良好な内部抵抗特性及びガス発生量抑制効果が確認された。 When the salt having an imide anion of the present invention is not included (Comparative Examples 10-1, 10-4, 10-6, 10-7, 10-8), it has an imide anion containing only a phosphorus atom or only a sulfur atom. When salt is used (Comparative Examples 10-2, 10-3, 10-5, 10-9), the internal resistance is relatively high and the amount of gas generated is also relatively large. On the other hand, when both the salt having an imide anion of the present invention and hexafluorophosphate were contained, good internal resistance characteristics and a gas generation amount suppressing effect were confirmed.

また、NaPF6に加えて、 更にその他の溶質や添加剤を電解液に含有させたいずれの実施例においても、本発明のイミドアニオンを有する塩を添加した実施例では、本発明のイミドアニオンを有する塩を添加していない比較例に対し、内部抵抗特性およびガス発生量抑制効果が向上しており、同様の効果が得られることが確認された。Further, in any of the examples in which other solutes and additives were added to the electrolyte solution in addition to NaPF 6 , in the examples in which the salt having the imide anion of the present invention was added, the imide anion of the present invention was added. It was confirmed that the internal resistance characteristics and the gas generation amount suppressing effect were improved and the same effect was obtained as compared with the comparative example in which the salt was not added.

[実施例11−1〜11−21、比較例11−1〜11−19]<その他溶質、添加剤を添加した場合の実験例2>
表14に示す非水電解液の調製条件に従う以外は実施例1−1と同様の手順で非水電解液No.D−1〜D−40を調製し、同様に評価した。なお、各電解液は、溶質としてLiPF6を1.0mol/L含有し、電解液中の、一般式[2]〜[5]で示される化合物の総量の濃度は5質量ppm未満である。また、実施例で用いた電解液中の遊離酸濃度は、すべて120質量ppm以下であった。なお、正極活物質がLiNi0.6Co0.2Mn0.22である正極体は、LiNi0.6Co0.2Mn0.22粉末90質量%にバインダーとして5質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、 更にN−メチルピロリドンを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製した。電池評価の際の充電終止電圧を4.35V、放電終止電圧を3.0Vとした。また、正極活物質がLiNi0.6Co0.2Mn0.22+LiMn24である正極体は、LiNi0.6Co0.2Mn0.22粉末60質量%とLiMn24粉末30質量%を混合し、バインダーとして5質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、 更にN−メチルピロリドンを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製した。電池評価の際の充電終止電圧を4.2V、放電終止電圧を3.0Vとした。
上記の電解液や電極を用いた電池の評価結果を表15に示す。なお、表15中の電池の−30℃内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない電解液を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Examples 11-1 to 11-21, Comparative Examples 11-1 to 11-19] <Experimental example 2 with other solutes and additives added>
A non-aqueous electrolyte No. 1 was prepared in the same procedure as in Example 1-1 except that the preparation conditions for the non-aqueous electrolyte shown in Table 14 were followed. D-1 to D-40 were prepared and evaluated in the same manner. Each electrolytic solution contains 1.0 mol / L of LiPF 6 as a solute, and the concentration of the total amount of the compounds represented by the general formulas [2] to [5] in the electrolytic solution is less than 5 ppm by mass. Moreover, all the free acid concentrations in the electrolyte solution used in the examples were 120 mass ppm or less. In addition, the positive electrode body whose positive electrode active material is LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 is 5% by mass of 90% by mass of LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 powder, 5% by mass of PVDF as a binder, and 5% by mass of acetylene black as a conductive material. The mixture was mixed, further N-methylpyrrolidone was added, and the resulting paste was applied on an aluminum foil and dried. The end-of-charge voltage during battery evaluation was 4.35V, and the end-of-discharge voltage was 3.0V. The positive electrode body in which the positive electrode active material is LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 + LiMn 2 O 4 is obtained by mixing 60% by mass of LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 powder and 30% by mass of LiMn 2 O 4 powder, 5% by mass of PVDF, 5% by mass of acetylene black as a conductive material, N-methylpyrrolidone was added, and the obtained paste was applied onto an aluminum foil and dried. The end-of-charge voltage during battery evaluation was 4.2 V, and the end-of-discharge voltage was 3.0 V.
Table 15 shows the evaluation results of the batteries using the above electrolytic solution and electrodes. In addition, each value of -30 degreeC internal resistance characteristic and gas generation amount of the battery of Table 15 is internal resistance after the cycle of the lamination cell produced using the electrolyte solution which does not contain the salt which has the imide anion of this invention. , And relative values when the amount of gas generated in the cycle test is 100, respectively.

Figure 2017111143

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(*実施例11−1〜11−14は、それぞれ、比較例11−1〜11−14の値を100とした場合の相対値、
実施例11−15は、比較例11−1の値を100とした場合の相対値、
実施例11−16は、比較例11−2の値を100とした場合の相対値、
実施例11−17は、比較例11−15の値を100とした場合の相対値、
実施例11−18は、比較例11−16の値を100とした場合の相対値、
実施例11−19は、比較例11−17の値を100とした場合の相対値、
実施例11−20は、比較例11−18の値を100とした場合の相対値、
実施例11−21は、比較例11−19の値を100とした場合の相対値)
(* Examples 11-1 to 11-14 are relative values when the values of Comparative Examples 11-1 to 11-14 are set to 100, respectively.
Examples 11-15 are relative values when the value of Comparative Example 11-1 is 100,
Examples 11-16 are relative values when the value of Comparative Example 11-2 is 100,
Examples 11-17 are relative values when the value of Comparative Example 11-15 is 100,
Examples 11-18 are relative values when the value of Comparative Example 11-16 is 100,
Examples 11-19 are relative values when the value of Comparative Example 11-17 is 100,
Examples 11-20 are relative values when the value of Comparative Example 11-18 is 100,
Example 11-21 is a relative value when the value of Comparative Example 11-19 is 100)

以上のように、LiPF6に加えて、 更にその他の溶質や添加剤を電解液に含有させ、リチウム塩の合計を3種乃至4種以上としたいずれの実施例においても、本発明の非水電解液電池用電解液を用いたラミネートセルの内部抵抗特性、ガス発生量は、それぞれの対応する比較例に比べて優れていることが確認された。したがって、本発明の非水電解液電池用電解液を用いることで、その他の溶質や添加剤の種類によらず、優れた内部抵抗特性、ガス発生量抑制効果を示す非水電解液電池を得られることが示された。As described above, in addition to LiPF 6 , in addition to LiPF 6 , other solutes and additives are further included in the electrolytic solution, and in any of the examples in which the total of lithium salts is 3 to 4 or more, the non-aqueous solution of the present invention is used. It was confirmed that the internal resistance characteristics and gas generation amount of the laminate cell using the electrolytic solution for the electrolytic solution battery were superior to the corresponding comparative examples. Therefore, by using the non-aqueous electrolyte battery electrolyte of the present invention, a non-aqueous electrolyte battery exhibiting excellent internal resistance characteristics and gas generation amount suppression effect is obtained regardless of the type of other solutes and additives. It was shown that

[実施例12−1〜12−6、比較例12−1〜12−6]<異なる非水溶媒を用いた場合の実験例>
溶質と非水溶媒の基本組成等を表16に示す調製条件に従う以外は実施例1−1と同様の手順で非水電解液No.E−1〜E−12を調製し、同様に評価した。なお、各電解液中の、一般式[2]〜[5]で示される化合物の総量の濃度は5質量ppm未満である。また、実施例で用いた電解液中の遊離酸濃度は、すべて120質量ppm以下であった。該電解液を用いた電池の評価結果を表17に示す。なお、表17中の電池の−30℃内部抵抗特性及びガス発生量のそれぞれの値は、本発明のイミドアニオンを有する塩を含まない電解液を用いて作製したラミネートセルのサイクル後の内部抵抗、及びサイクル試験に伴うガス発生量をそれぞれ100としたときの相対値である。
[Examples 12-1 to 12-6, Comparative Examples 12-1 to 12-6] <Experimental examples using different nonaqueous solvents>
Except for the basic composition of the solute and the non-aqueous solvent according to the preparation conditions shown in Table 16, non-aqueous electrolyte No. 1 was prepared in the same procedure as in Example 1-1. E-1 to E-12 were prepared and evaluated in the same manner. In addition, the density | concentration of the total amount of the compound shown by General formula [2]-[5] in each electrolyte solution is less than 5 mass ppm. Moreover, all the free acid concentrations in the electrolyte solution used in the examples were 120 mass ppm or less. Table 17 shows the evaluation results of the battery using the electrolytic solution. In addition, each value of -30 degreeC internal resistance characteristic and gas generation amount of the battery of Table 17 is internal resistance after the cycle of the lamination cell produced using the electrolyte solution which does not contain the salt which has the imide anion of this invention. , And relative values when the amount of gas generated in the cycle test is 100, respectively.

Figure 2017111143
Figure 2017111143

Figure 2017111143
Figure 2017111143

(*実施例12−1〜12−6は、それぞれ、比較例12−1〜12−6の値を100とした場合の相対値) (* Examples 12-1 to 12-6 are relative values when the values of Comparative Examples 12-1 to 12-6 are set to 100)

以上のように、異なる種類の非水溶媒を用いたとしても、本発明に係る非水電解液電池用電解液を用いたラミネートセルの内部抵抗特性、ガス発生量は、それぞれの対応する比較例に比べて優れていることが確認された。したがって、本発明の非水電解液電池用電解液を用いることで、非水溶媒の種類によらず、優れた内部抵抗特性、ガス発生量抑制効果を示す非水電解液電池を得られることが示された。 As described above, even when different types of non-aqueous solvents are used, the internal resistance characteristics and gas generation amount of the laminate cell using the non-aqueous electrolyte battery electrolyte according to the present invention are the corresponding comparative examples. It was confirmed that it is superior to Therefore, by using the non-aqueous electrolyte battery electrolyte of the present invention, it is possible to obtain a non-aqueous electrolyte battery exhibiting excellent internal resistance characteristics and gas generation amount suppressing effect regardless of the type of non-aqueous solvent. Indicated.

表18に、電解液として電解液No.A−1,A−15,A−35を使用し、各正極体、各負極体を変更した場合の結果を示す。 Table 18 shows an electrolytic solution No. as an electrolytic solution. The result at the time of changing each positive electrode body and each negative electrode body using A-1, A-15, and A-35 is shown.

Figure 2017111143
Figure 2017111143

*実施例3−1、3−2は、比較例3−1の値を100とした場合の相対値
*実施例1−1、1−15は、比較例1−1の値を100とした場合の相対値
*実施例5−1、5−2は、比較例5−1の値を100とした場合の相対値
*実施例8−1、8−2は、比較例8−1の値を100とした場合の相対値
*実施例9−1、9−2は、比較例9−1の値を100とした場合の相対値
* Examples 3-1 and 3-2 are relative values when the value of Comparative Example 3-1 is 100 * Examples 1-1 and 1-15 have the value of Comparative Example 1-1 as 100 Relative value in case * Examples 5-1 and 5-2 are relative values when the value in Comparative Example 5-1 is 100 * Examples 8-1 and 8-2 are values in Comparative Example 8-1 Relative value when the value is 100 * Examples 9-1 and 9-2 are relative values when the value of Comparative Example 9-1 is 100

<負極体による効果の比較>
負極活物質に負極電位の貴なLi4Ti512を使用した実施例3−1、3−2と比較して、負極電位の卑な負極活物質を使用した実施例1−1、1−15、実施例5−1、5−2のそれぞれの結果から、本発明の非水電解液電池用電解液を用いた非水電解液電池は、負極電位が1.5V(Li/Li+)未満の負極活物質を使用した非水電解液電池において、より優れた内部抵抗特性、ガス発生量抑制効果が得られることが示された。
<Comparison of negative electrode effect>
Examples 1-1 and 1 using a negative electrode active material having a negative potential compared to Examples 3-1 and 3-2 using noble Li 4 Ti 5 O 12 having a negative potential as the negative electrode active material -15, Examples 5-1 and 5-2 show that the non-aqueous electrolyte battery using the non-aqueous electrolyte battery electrolyte of the present invention has a negative electrode potential of 1.5 V (Li / Li + ) In a non-aqueous electrolyte battery using a negative electrode active material of less than, it was shown that better internal resistance characteristics and gas generation amount suppression effects can be obtained.

<正極体による効果の比較>
正極活物質にスピネル構造であるLiMn24を使用した実施例8−1、8−2、オリビン型構造であるLiFePO4を使用した実施例9−1、9−2と比較して、層状岩塩型構造である活物質を使用した実施例1−1、1−15のそれぞれの結果から、本発明の非水電解液電池用電解液を用いた非水電解液電池は、層状岩塩型構造である正極活物質を使用した非水電解液電池において、より優れた内部抵抗特性、ガス発生量抑制効果が得られることが示された。
<Comparison of positive electrode effect>
Compared to Examples 8-1 and 8-2 using LiMn 2 O 4 having a spinel structure as the positive electrode active material and Examples 9-1 and 9-2 using LiFePO 4 having an olivine structure, the layered structure From the results of Examples 1-1 and 1-15 using an active material having a rock salt structure, the nonaqueous electrolyte battery using the electrolyte for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention has a layered rock salt structure. In a non-aqueous electrolyte battery using the positive electrode active material, it was shown that more excellent internal resistance characteristics and gas generation amount suppression effects can be obtained.

Claims (10)

非水溶媒と溶質とを含む非水電解液電池用非水電解液において、溶質として少なくともヘキサフルオロリン酸塩及び/又はテトラフルオロホウ酸塩を含有し、少なくとも1種の下記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩を含有するが、下記一般式[2]で示されるシラン化合物及び下記一般式[3]〜[5]で示されるイオン性錯体を含有しないことを特徴とする非水電解液電池用電解液。

Figure 2017111143

[1]
[一般式[1]において、
1〜R3 は、それぞれ互いに独立して、フッ素原子、炭素数が1〜10の直鎖あるいは分岐状のアルキル基、炭素数が1〜10の直鎖あるいは分岐状のアルコキシ基、炭素数が2〜10のアルケニル基、炭素数が2〜10のアルケニルオキシ基、炭素数が2〜10のアルキニル基、炭素数が2〜10のアルキニルオキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルキル基、炭素数が3〜10のシクロアルコキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルケニル基、炭素数が3〜10のシクロアルケニルオキシ基、炭素数が6〜10のアリール基、及び、炭素数が6〜10のアリールオキシ基から選ばれる有機基であり、その有機基中にフッ素原子、酸素原子又は不飽和結合が存在することもでき、但し、R1〜R3の少なくとも1つは、フッ素原子であり、
m+は、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンであり、
mは、該当するカチオンの価数と同数の整数を表す。]

Si(R4a(R54-a [2]

[一般式[2]において、
4は、それぞれ互いに独立して炭素−炭素不飽和結合を有する基であり、
5は、それぞれ互いに独立して、炭素数が1〜10の直鎖又は分岐状のアルキル基であり、これらの基はフッ素原子及び/又は酸素原子を有していてもよく、
aは、2〜4の整数である。]

Figure 2017111143
[一般式[3]において、
b+は、金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
Fは、フッ素原子であり、
Mは、13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
Oは、酸素原子であり、
Sは、硫黄原子であり、
6は、炭素数1〜10の環又はヘテロ原子もしくはハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合には、分岐鎖あるいは環状構造であってもよく、又は−N(R7)−であり、このとき、R7は、水素原子、アルカリ金属、炭素数1〜10の環又はヘテロ原子もしくはハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合は、R7は、分岐鎖あるいは環状構造をとることもでき、
Yは、炭素原子又は硫黄原子であり、Yが炭素原子である場合は、rは、1であり、Yが硫黄原子である場合は、rは、1又は2であり、
bは、1又は2、oは、2又は4、nは、1又は2、pは、0又は1、qは、1又は2、rは、0、1又は2であり、pが0の場合、S−Y間に直接結合を形成する。]

Figure 2017111143
[一般式[4]において、
b+は、金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
Fは、フッ素原子であり、
Mは、13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
Oは、酸素原子であり、
Nは、窒素原子であり、
Yは、炭素原子又は硫黄原子であり、Yが炭素原子である場合は、qは、1であり、Yが硫黄原子である場合は、qは、1又は2であり、
6は、炭素数1〜10の環又はヘテロ原子もしくはハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であって、炭素数が3以上の場合は、分岐鎖あるいは環状構造であってもよく、又は−N(R7)−であり、このとき、R7は、水素原子、アルカリ金属、炭素数1〜10の環、ヘテロ原子又はハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表し、炭素数が3以上の場合は、R7は、分岐鎖あるいは環状構造をとることもでき、
8は、水素原子、炭素数1〜10の環又はヘテロ原子もしくはハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であって、炭素数が3以上の場合は、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用でき、又は−N(R7)−であり、このとき、R7は、水素原子、アルカリ金属、炭素数1〜10の環又はヘテロ原子もしくはハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合は、R7は、分岐鎖あるいは環状構造をとることもでき、
bは、1又は2、oは、2又は4、nは、1又は2、pは、0又は1、qは、1又は2、rは、0又は1であり、pが、0の場合、R6の両隣に位置するYと炭素原子とが直接結合を形成し、rが0の場合は、M−N間に直接結合を形成する。]

Figure 2017111143

[一般式[5]において、
Dは、ハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、(フルオロスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つであり、
Fは、フッ素原子であり、
Mは、13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれるいずれか1つであり
Oは、酸素原子であり、
Nは、窒素原子であり、
Yは、炭素原子又は硫黄原子であり、Yが炭素原子である場合qは1であり、Yが硫黄原子である場合qは1又は2である。
Xは、炭素原子又は硫黄原子であり、Xが炭素原子である場合rは1であり、Xが硫黄原子である場合rは1又は2である。
6は、炭素数1〜10の環又はヘテロ原子もしくはハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用でき、又は−N(R7)−を表す。このとき、R7は、水素原子、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、R7は分岐鎖あるいは環状構造をとることもでき、
9及びR10は、それぞれ独立で炭素数1〜10の環又はヘテロ原子もしくはハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものでもよく、下記一般式[6]で規定される環状構造を有してもよく、

Figure 2017111143

cは、0又は1であり、nが1の場合、cは、0(cが0の場合は、Dは存在しない)であり、nが2の場合、cは、1となり、
oは、2又は4、nは、1又は2、pは、0又は1、qは、1又は2、rは、1又は2、sは、0又は1であり、pが0の場合、Y−X間に直接結合を形成し、
sが0の場合、N(R9)(R10)とR6は、直接結合し、その際は下記の[7]〜[10]の構造をとることもでき、直接結合が二重結合となる[8]、[10]の場合、R10は、存在せず、また二重結合が環の外に出た構造を取ることもでき、この場合のR11及びR12は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1〜10の環又はヘテロ原子もしくはハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合は、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。)

Figure 2017111143
A non-aqueous electrolyte for a non-aqueous electrolyte battery containing a non-aqueous solvent and a solute contains at least hexafluorophosphate and / or tetrafluoroborate as a solute, and contains at least one of the following general formula [1] A salt having an imide anion represented by the formula (1), but not containing a silane compound represented by the following formula [2] and an ionic complex represented by the following formulas [3] to [5]. Electrolyte for water electrolyte battery.

Figure 2017111143

[1]
[In general formula [1],
R 1 to R 3 are each independently a fluorine atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a carbon number Is an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkenyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyloxy group having 2 to 10 carbon atoms, and a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms. A cycloalkoxy group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkenyl group having 3 to 10 carbon atoms, a cycloalkenyloxy group having 3 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and a carbon number It is an organic group selected from 6 to 10 aryloxy groups, and a fluorine atom, an oxygen atom or an unsaturated bond may be present in the organic group, provided that at least one of R 1 to R 3 is fluorine Is an atom,
M m + is an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation,
m represents an integer having the same number as the valence of the corresponding cation. ]

Si (R 4 ) a (R 5 ) 4-a [2]

[In general formula [2]
R 4 s are groups each independently having a carbon-carbon unsaturated bond,
R 5 s are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and these groups may have a fluorine atom and / or an oxygen atom,
a is an integer of 2-4. ]

Figure 2017111143
[In general formula [3],
A b + is at least one selected from the group consisting of metal ions, protons and onium ions,
F is a fluorine atom,
M is at least one selected from the group consisting of a group 13 element (Al, B), a group 14 element (Si), and a group 15 element (P, As, Sb);
O is an oxygen atom,
S is a sulfur atom,
R 6 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms or a hetero atom or a halogen atom, and when it has 3 or more carbon atoms, it may be a branched chain or a cyclic structure. Or —N (R 7 ) —, wherein R 7 is a hydrogen atom, an alkali metal, a ring having 1 to 10 carbon atoms, or a hydrocarbon group optionally having a hetero atom or a halogen atom. In the case where the carbon number is 3 or more, R 7 can also take a branched chain or a cyclic structure,
Y is a carbon atom or a sulfur atom. When Y is a carbon atom, r is 1, and when Y is a sulfur atom, r is 1 or 2.
b is 1 or 2, o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, r is 0, 1 or 2, and p is 0 In this case, a direct bond is formed between SY. ]

Figure 2017111143
[In the general formula [4]
A b + is at least one selected from the group consisting of metal ions, protons and onium ions,
F is a fluorine atom,
M is at least one selected from the group consisting of a group 13 element (Al, B), a group 14 element (Si), and a group 15 element (P, As, Sb);
O is an oxygen atom,
N is a nitrogen atom,
Y is a carbon atom or a sulfur atom, q is 1 when Y is a carbon atom, q is 1 or 2 when Y is a sulfur atom,
R 6 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms or a hetero atom or a halogen atom, and when it has 3 or more carbon atoms, it may be a branched chain or a cyclic structure. Or —N (R 7 ) —, wherein R 7 represents a hydrogen atom, an alkali metal, a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a hydrocarbon group optionally having a halogen atom. In the case where the carbon number is 3 or more, R 7 can also take a branched chain or a cyclic structure,
R 8 is a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a hetero atom or a halogen atom, and when it has 3 or more carbon atoms, it has a branched chain or cyclic structure Or —N (R 7 ) —, where R 7 is a hydrogen atom, an alkali metal, a ring having 1 to 10 carbon atoms, or a hydrocarbon optionally having a hetero atom or a halogen atom. In the case where the number of carbon atoms is 3 or more, R 7 can also take a branched chain or a cyclic structure,
b is 1 or 2, o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, r is 0 or 1, and p is 0 , R 6 on both sides of R 6 and a carbon atom form a direct bond, and when r is 0, a direct bond is formed between MN. ]

Figure 2017111143

[In general formula [5],
D is a halogen ion, hexafluorophosphate anion, tetrafluoroborate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, (fluorosulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (difluoro At least one selected from (phosphonyl) imide anion,
F is a fluorine atom,
M is any one selected from the group consisting of group 13 elements (Al, B), group 14 elements (Si), and group 15 elements (P, As, Sb), O is an oxygen atom,
N is a nitrogen atom,
Y is a carbon atom or a sulfur atom, q is 1 when Y is a carbon atom, and q is 1 or 2 when Y is a sulfur atom.
X is a carbon atom or a sulfur atom, r is 1 when X is a carbon atom, and r is 1 or 2 when X is a sulfur atom.
R 6 represents a ring having 1 to 10 carbon atoms or a hydrocarbon group optionally having a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can be used. Or represents —N (R 7 ) —, wherein R 7 represents a hydrogen atom, an alkali metal, a hydrocarbon group optionally having a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. In the case where the number of carbon atoms is 3 or more, R 7 can also take a branched chain or a cyclic structure,
R 9 and R 10 are each independently a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms or a hetero atom or a halogen atom, and in the case where the number of carbon atoms is 3 or more, a branched chain Alternatively, it may have a cyclic structure, and may have a cyclic structure defined by the following general formula [6],

Figure 2017111143

c is 0 or 1; when n is 1, c is 0 (when c is 0, D does not exist); when n is 2, c is 1;
o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, r is 1 or 2, s is 0 or 1, and p is 0, Forming a direct bond between Y-X,
When s is 0, N (R 9 ) (R 10 ) and R 6 are directly bonded. In this case, the following structures [7] to [10] can be taken, and the direct bond is a double bond. In the case of [8] and [10], R 10 does not exist and can take a structure in which the double bond is out of the ring. In this case, R 11 and R 12 are each independently In addition, a hydrogen atom, or a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms or a hetero atom or a halogen atom, and when it has 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure is also used. it can. )

Figure 2017111143
前記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩が、
1〜R3が、全てフッ素原子である化合物である、請求項1に記載の非水電解液電池用電解液。
A salt having an imide anion represented by the general formula [1] is:
The electrolyte solution for nonaqueous electrolyte batteries according to claim 1, wherein R 1 to R 3 are all compounds that are fluorine atoms.
前記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩が、
1〜R3の少なくとも1つがフッ素原子であり、
1〜R3の少なくとも1つがフッ素原子を含んでいてもよい炭素数6以下の炭化水素基から選ばれる化合物である、請求項1に記載の非水電解液電池用電解液。
A salt having an imide anion represented by the general formula [1] is:
At least one of R 1 to R 3 is a fluorine atom;
The electrolyte solution for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein at least one of R 1 to R 3 is a compound selected from a hydrocarbon group having 6 or less carbon atoms which may contain a fluorine atom.
前記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩が、
1〜R3の少なくとも1つがフッ素原子であり、
1〜R3の少なくとも1つが、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、プロピル基、プロポキシル基、ビニル基、アリル基、アリルオキシ基、エチニル基、2−プロピニル基、2−プロピニルオキシ基、フェニル基、フェニルオキシ基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチルオキシ基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチルオキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピルオキシ基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルオキシ基から選ばれる化合物である、請求項1又は3に記載の非水電解液電池用電解液。
A salt having an imide anion represented by the general formula [1] is:
At least one of R 1 to R 3 is a fluorine atom;
At least one of R 1 to R 3 is a methyl group, a methoxy group, an ethyl group, an ethoxy group, a propyl group, a propoxyl group, a vinyl group, an allyl group, an allyloxy group, an ethynyl group, a 2-propynyl group, or 2-propynyloxy. Group, phenyl group, phenyloxy group, 2,2-difluoroethyl group, 2,2-difluoroethyloxy group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyloxy group, 2 , 2,3,3-tetrafluoropropyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyloxy group, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropyl group, and 1,1,1, The electrolyte solution for nonaqueous electrolyte batteries according to claim 1 or 3, wherein the electrolyte solution is a compound selected from 3,3,3-hexafluoroisopropyloxy groups.
前記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩の対カチオンが、
リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、及びテトラアルキルアンモニウムイオンからなる群から選ばれる、請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解液電池用電解液。
The counter cation of the salt having an imide anion represented by the general formula [1] is
The electrolyte solution for nonaqueous electrolyte batteries according to any one of claims 1 to 4, which is selected from the group consisting of lithium ions, sodium ions, potassium ions, and tetraalkylammonium ions.
溶質として 更に、LiPF2(C242、LiPF4(C24)、LiP(C243、LiBF2(C24)、LiB(C242、LiPO22、LiN(F2PO)2、LiN(FSO22、LiN(CF3SO22、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiSO3F、NaPF2(C242、NaPF4(C24)、NaP(C243、NaBF2(C24)、NaB(C242、NaPO22、NaN(F2PO)2、NaN(FSO22、NaSO3F、NaN(CF3SO22、及びNaN(CF3SO2)(FSO2)からなる群から選ばれる少なくとも1つを含有する、請求項1〜5のいずれかに記載の非水電解液電池用電解液。Further, as solutes, LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2 , LiPF 4 (C 2 O 4 ), LiP (C 2 O 4 ) 3 , LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiPO 2 F 2 , LiN (F 2 PO) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (FSO 2 ), LiSO 3 F, NaPF 2 (C 2 O 4 ) 2 , NaPF 4 (C 2 O 4 ), NaP (C 2 O 4 ) 3 , NaBF 2 (C 2 O 4 ), NaB (C 2 O 4 ) 2 , NaPO 2 F 2 , NaN (F 2 PO) 2 , NaN (FSO 2 ) 2 , NaSO 3 F, NaN (CF 3 SO 2 ) 2 , and at least one selected from the group consisting of NaN (CF 3 SO 2 ) (FSO 2 ) Item 6. The electrolyte for a non-aqueous electrolyte battery according to any one of Items 1 to 5. 前記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩の添加量が、
前記非水溶媒と前記溶質と前記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩の総量に対して、
0.005〜12.0質量%の範囲である、請求項1〜6のいずれかに記載の非水電解液電池用電解液。
The amount of the salt having an imide anion represented by the general formula [1] is
With respect to the total amount of the nonaqueous solvent, the solute, and the salt having an imide anion represented by the general formula [1],
The electrolyte solution for nonaqueous electrolyte batteries according to any one of claims 1 to 6, which is in the range of 0.005 to 12.0 mass%.
更に、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、1,6−ジイソシアナトヘキサン、エチニルエチレンカーボネート、trans−ジフルオロエチレンカーボネート、プロパンサルトン、プロペンスルトン、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、4−プロピル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、メチレンメタンジスルホネート、1,2−エタンジスルホン酸無水物、トリス(トリメチルシリル)ボレート、スクシノニトリル、(エトキシ)ペンタフルオロシクロトリホスファゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、フルオロベンゼン、及び、シクロヘキシルベンゼンからなる群から選ばれる少なくとも1つの添加剤を含有する、請求項1〜7のいずれかに記載の非水電解液電池用電解液。    Furthermore, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, 1,6-diisocyanatohexane, ethynyl ethylene carbonate, trans-difluoroethylene carbonate, propane sultone, propene sultone, 1,3,2-dioxathiolane-2,2 Dioxide, 4-propyl-1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide, methylenemethane disulfonate, 1,2-ethanedisulfonic anhydride, tris (trimethylsilyl) borate, succinonitrile, (ethoxy) penta 8. At least one additive selected from the group consisting of fluorocyclotriphosphazene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, fluorobenzene, and cyclohexylbenzene, Nonaqueous electrolyte battery electrolyte according to any misalignment. 前記非水溶媒が、環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エステル、鎖状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン化合物、スルホキシド化合物、及びイオン液体からなる群から選ばれる少なくとも1つである、請求項1〜8のいずれかに記載の非水電解液電池用電解液。   The non-aqueous solvent is at least one selected from the group consisting of a cyclic carbonate, a chain carbonate, a cyclic ester, a chain ester, a cyclic ether, a chain ether, a sulfone compound, a sulfoxide compound, and an ionic liquid. The electrolyte solution for nonaqueous electrolyte batteries in any one of 1-8. 少なくとも正極と、負極と、請求項1〜9のいずれかに記載の非水電解液電池用電解液とを備えた、非水電解液電池。   A nonaqueous electrolyte battery comprising at least a positive electrode, a negative electrode, and the electrolyte for a nonaqueous electrolyte battery according to claim 1.
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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109119685A (en) * 2017-06-23 2019-01-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 Electrolyte and lithium ion battery
CN109422252B (en) * 2017-08-22 2021-05-11 东莞东阳光科研发有限公司 Preparation method of lithium fluorosulfonyl difluorophosphoryl imine, product and application thereof
JP2019046614A (en) * 2017-08-31 2019-03-22 三菱ケミカル株式会社 Non-aqueous electrolyte solution for sodium ion secondary battery and sodium ion secondary battery
JP7223221B2 (en) 2017-09-12 2023-02-16 セントラル硝子株式会社 Additive for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte, and non-aqueous electrolyte battery
EP3471191A1 (en) 2017-10-11 2019-04-17 Centre National De La Recherche Scientifique Electrolyte composition including a specific combination of additives, its use as non-aqueous liquid electrolyte in a na-ion battery and na-ion battery including such an electrolyte composition
CN109904520B (en) * 2017-12-07 2020-12-11 宁德时代新能源科技股份有限公司 Nonaqueous electrolyte solution and secondary battery
CN108808087B (en) * 2018-05-04 2022-06-10 常德市大度新材料有限公司 Electrolyte containing lithium phosphoryl imide and battery using electrolyte
KR102259218B1 (en) 2018-07-03 2021-05-31 삼성에스디아이 주식회사 Electrode for lithium secondary battery, and lithium secondary battery including the same
KR102259219B1 (en) 2018-07-03 2021-05-31 삼성에스디아이 주식회사 Lithium secondary battery
KR102571720B1 (en) * 2018-08-16 2023-08-28 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 Nonaqueous Electrolyte and Nonaqueous Electrolyte Secondary Battery
CN113228367A (en) * 2018-09-05 2021-08-06 株式会社杰士汤浅国际 Nonaqueous electrolyte electricity storage element and method for manufacturing nonaqueous electrolyte electricity storage element
KR102323950B1 (en) 2018-12-12 2021-11-08 삼성에스디아이 주식회사 Electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same
KR102500815B1 (en) * 2019-01-25 2023-02-17 주식회사 엘지에너지솔루션 Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same
JP7154677B2 (en) * 2019-01-25 2022-10-18 エルジー エナジー ソリューション リミテッド Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery containing the same
CN109888387B (en) * 2019-02-01 2021-10-08 无锡凯帕德瑞科技有限公司 Capacitor battery electrolyte and preparation method thereof
JPWO2020175638A1 (en) 2019-02-28 2021-12-23 三菱ケミカル株式会社 Non-aqueous electrolyte solution for sodium ion secondary battery and sodium ion secondary battery
CN109980225B (en) * 2019-03-18 2020-09-08 宁德新能源科技有限公司 Electrochemical device and electronic device comprising same
US11267707B2 (en) 2019-04-16 2022-03-08 Honeywell International Inc Purification of bis(fluorosulfonyl) imide
KR102425515B1 (en) 2019-05-03 2022-07-25 삼성에스디아이 주식회사 Lithium secondary battery
KR102492832B1 (en) 2019-05-03 2023-01-26 삼성에스디아이 주식회사 Lithium secondary battery
KR102425514B1 (en) 2019-05-03 2022-07-25 삼성에스디아이 주식회사 Lithium secondary battery
KR102492831B1 (en) 2019-05-03 2023-01-26 삼성에스디아이 주식회사 Lithium secondary battery
KR102487628B1 (en) * 2019-05-03 2023-01-12 삼성에스디아이 주식회사 Rechargeable lithium battery
KR102425513B1 (en) 2019-05-03 2022-07-25 삼성에스디아이 주식회사 Lithium secondary battery
CN114937814A (en) * 2019-06-12 2022-08-23 广州天赐高新材料股份有限公司 Lithium secondary battery electrolyte capable of reducing internal resistance of battery and lithium secondary battery
US20220328877A1 (en) * 2019-06-25 2022-10-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Electrochemical device
CN112242551B (en) * 2019-07-16 2021-12-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 Secondary battery
EP4016686A4 (en) * 2019-07-24 2023-11-01 Central Glass Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte solution, nonaqueous electrolyte battery and compound
KR20210026500A (en) * 2019-08-30 2021-03-10 주식회사 엘지화학 Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery comprising the same
KR20210026503A (en) 2019-08-30 2021-03-10 주식회사 엘지화학 Electrolyte additives for electrolyte, non-aqueous electrolyte and secondary battery comprising same
US20230039685A1 (en) * 2020-01-28 2023-02-09 Sanyo Electric Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte for secondary batteries and nonaqueous electrolyte secondary battery
JPWO2021153733A1 (en) * 2020-01-31 2021-08-05
CN111710910B (en) * 2020-07-01 2021-06-29 香河昆仑化学制品有限公司 Electrolyte containing bis-tetrafluorophosphoryl imide salt and lithium ion battery
CN116711119A (en) 2021-01-22 2023-09-05 中央硝子株式会社 Nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte battery, and compound
WO2022158397A1 (en) 2021-01-22 2022-07-28 セントラル硝子株式会社 Nonaqueous electrolyte solution, nonaqueous electrolyte battery and compound
CN116918123A (en) 2021-02-04 2023-10-20 中央硝子株式会社 Nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte battery, and compound
CN113363582B (en) * 2021-06-25 2023-09-01 惠州亿纬锂能股份有限公司 Electrolyte for improving overcharge safety performance of lithium ion battery and application thereof
WO2023054128A1 (en) 2021-09-30 2023-04-06 セントラル硝子株式会社 Non-aqueous electrolytic solution, non-aqueous electrolyte battery, compound and additive for non-aqueous electrolyte
WO2023063317A1 (en) 2021-10-12 2023-04-20 セントラル硝子株式会社 Non-aqueous electrolytic solution, non-aqueous electrolyte battery, and compound
WO2024010057A1 (en) * 2022-07-06 2024-01-11 ダイキン工業株式会社 Negative electrode, battery, and method for covering battery material
WO2024010056A1 (en) * 2022-07-06 2024-01-11 ダイキン工業株式会社 Secondary battery

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0365396B2 (en) * 1981-08-06 1991-10-11
JP2011181234A (en) * 2010-02-26 2011-09-15 Toyota Motor Corp Nonaqueous electrolyte type lithium ion secondary battery
CN102617414A (en) * 2012-03-02 2012-08-01 苏州氟特电池材料有限公司 Synthesis methods of alkali metal salt containing sulfonyl chloride or phosphorus imide and alkali metal salt containing fluorine sulfonyl or phosphorus imide
JP2013051122A (en) * 2011-08-31 2013-03-14 Central Glass Co Ltd Electrolytic solution for nonaqueous electrolytic solution battery, and nonaqueous electrolytic solution battery
JP2016105370A (en) * 2014-12-01 2016-06-09 セントラル硝子株式会社 Electrolytic solution for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery arranged by use thereof
JP2016117636A (en) * 2014-12-01 2016-06-30 セントラル硝子株式会社 Imidic acid compound having divalent anion, and manufacturing method therefor
WO2017065145A1 (en) * 2015-10-15 2017-04-20 セントラル硝子株式会社 Electrolyte solution for nonaqueous electrolyte batteries, and nonaqueous electrolyte battery using same

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1388546B1 (en) * 1997-07-25 2010-09-08 ACEP Inc. Use of ionic compounds having a delocalised anionic charge as catalyst components
JP3957415B2 (en) 1998-10-20 2007-08-15 日立マクセル株式会社 Non-aqueous secondary battery
US6680143B2 (en) 2000-06-22 2004-01-20 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
JP5095883B2 (en) * 2000-09-07 2012-12-12 株式会社ブリヂストン Non-aqueous electrolyte secondary battery additive and non-aqueous electrolyte secondary battery
US7067219B2 (en) * 2000-09-07 2006-06-27 Bridgestone Corporation Additive for nonaqueous-electrolyte secondary battery
JP4973825B2 (en) 2000-11-14 2012-07-11 戸田工業株式会社 Method for producing positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery, non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4561013B2 (en) * 2001-08-13 2010-10-13 宇部興産株式会社 Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery using the same
US7709157B2 (en) 2002-10-23 2010-05-04 Panasonic Corporation Non-aqueous electrolyte secondary battery and electrolyte for the same
JP4847675B2 (en) * 2002-10-23 2011-12-28 パナソニック株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery and electrolyte used therefor
GB2395059B (en) 2002-11-05 2005-03-16 Imp College Innovations Ltd Structured silicon anode
CN100492727C (en) 2003-05-09 2009-05-27 索尼株式会社 Anode active material and method for production thereof, non-aqueous electrolyte secondary cell using the same
JP2007018883A (en) 2005-07-07 2007-01-25 Toshiba Corp Negative electrode active material, nonaqueous electrolyte battery and battery pack
GB0601319D0 (en) 2006-01-23 2006-03-01 Imp Innovations Ltd A method of fabricating pillars composed of silicon-based material
JP5256816B2 (en) 2007-03-27 2013-08-07 学校法人神奈川大学 Cathode material for lithium-ion batteries
WO2009063613A1 (en) 2007-11-12 2009-05-22 Toda Kogyo Corporation Li-ni-based composite oxide particle powder for rechargeable battery with nonaqueous elctrolyte, process for producing the powder, and rechargeable battery with nonaqueous electrolyte
CN101654229B (en) 2009-09-04 2013-01-02 华中科技大学 Method for preparing fluorine-containing sulphonyl (phosphoryl) imine and alkali metal salt thereof
CN102280664B (en) * 2010-06-09 2015-07-22 中国科学院物理研究所 Electrolyte and secondary lithium battery and capacitor containing electrolyte
EP2698350B8 (en) 2011-04-11 2021-03-10 Mitsubishi Chemical Corporation Nonaqueous electrolyte solution, and nonaqueous electrolyte secondary battery
CN102816096B (en) * 2011-06-10 2014-09-24 华中科技大学 Imine alkali metal salt and ion liquid and application of same as non water electrolyte
JP2013030465A (en) 2011-06-24 2013-02-07 Central Glass Co Ltd Electrolyte for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery
JP2013030284A (en) 2011-07-26 2013-02-07 Mitsubishi Chemicals Corp Nonaqueous electrolyte battery
JP6094491B2 (en) 2012-02-06 2017-03-15 日本電気株式会社 Lithium ion battery and manufacturing method thereof
JP6255722B2 (en) * 2012-06-13 2018-01-10 セントラル硝子株式会社 Non-aqueous electrolyte battery electrolyte and non-aqueous electrolyte battery using the same
JP6178320B2 (en) 2012-08-27 2017-08-09 三洋電機株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP5997667B2 (en) 2013-08-05 2016-09-28 本田技研工業株式会社 Front / rear interlocking brake device for saddle-ride type vehicles
JP6115478B2 (en) 2014-01-08 2017-04-19 株式会社デンソー Communications system
WO2016002774A1 (en) * 2014-07-02 2016-01-07 セントラル硝子株式会社 Ionic complex, electrolyte for nonaqueous electrolyte battery, nonaqueous electrolyte battery and ionic complex synthesis method
JP6665396B2 (en) 2015-02-19 2020-03-13 セントラル硝子株式会社 Electrolyte for non-aqueous electrolyte battery and non-aqueous electrolyte battery using the same
CN105070940B (en) * 2015-07-28 2017-10-13 东莞市凯欣电池材料有限公司 A kind of electrolyte containing imine lithium and the battery using the electrolyte

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0365396B2 (en) * 1981-08-06 1991-10-11
JP2011181234A (en) * 2010-02-26 2011-09-15 Toyota Motor Corp Nonaqueous electrolyte type lithium ion secondary battery
JP2013051122A (en) * 2011-08-31 2013-03-14 Central Glass Co Ltd Electrolytic solution for nonaqueous electrolytic solution battery, and nonaqueous electrolytic solution battery
CN102617414A (en) * 2012-03-02 2012-08-01 苏州氟特电池材料有限公司 Synthesis methods of alkali metal salt containing sulfonyl chloride or phosphorus imide and alkali metal salt containing fluorine sulfonyl or phosphorus imide
JP2016105370A (en) * 2014-12-01 2016-06-09 セントラル硝子株式会社 Electrolytic solution for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery arranged by use thereof
JP2016117636A (en) * 2014-12-01 2016-06-30 セントラル硝子株式会社 Imidic acid compound having divalent anion, and manufacturing method therefor
WO2017065145A1 (en) * 2015-10-15 2017-04-20 セントラル硝子株式会社 Electrolyte solution for nonaqueous electrolyte batteries, and nonaqueous electrolyte battery using same

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